Antimaterija

S Vikipedije, slobodne enciklopedije

Antimaterija
Pregled
Anihilacija
Uređaji
Antičestice
Upotreba
Organizacije
Ljudi
edit

Prema standardnom modelu, fizičkoj teoriji koja opisuje osnovne gradivne elemente i sile u prirodi, antimaterija je supstanca sastavljena od elementarnih antičestica, za razliku od „obične“ materije koja je sastavljena od elementarnih čestica. Svaka elementarna čestica se odlikuje nekim osobinama (masa, naelektrisanje, spin...) koje je razlikuju od ostalih čestica. Za svaku česticu postoji i odgovarajuća antičestica, čije su neke osobine, poput mase ili spina, jednake, a druge osobine, poput naelektrisanja ili magnetnog momenta, suprotne. Najpoznatiji primer čine elektron i pozitron, čiji su naelektrisanje i magnetni moment suprotni, a sve ostale osobine identične. Materija i antimaterija ne mogu postojati jedna pored druge. Kada se nađu zajedno međusobno se poništavaju (anihilacija) uz oslobađanje velike količine energije u obliku gama zračenja ili drugih čestica.[1]

Detekcija pozitrona

Postojanje antičestica i antimaterije prvi je postulirao engleski naučnik Pol Dirak (engl. Paul Adrien Maurice Dirac, 1902—1984), uvodeći 1928. godine koncept pozitivno naelektrisanog elektrona, tj. pozitrona, čije je postojanje eksperimentalno potvrđeno 1932. Od 1955. godine, kada su pomoću akceleratora čestica uočeni antiproton i antineutron, eksperimentalno je detektovan i čitav niz antičestica. Krajem devedesetih godina 20. veka u CERN-u[1] i Fermilabu[2] sintetisan je antivodonik - prvi antiatom. Kod običnog vodonika oko protona koji predstavlja atomsko jezgro kruži jedan elektron. Kod antivodonika oko antiprotona kruži antielektron (pozitron).

Kao što kombinacijom čestica nastaje materija tako i kombinacijom odgovarajućih antičestica nastaje antimaterija. Na primer, stabilan atom antivodonika može da nastane vezivanjem pozitrona za antiproton. Njegove osobine bi trebalo da budu identične osobinama običnog vodonika. Zaista, atom antivodonika je proizveden u sudarima antiprotona sa mlazom atoma ksenona. U sudaru antiprotona sa atomskim jezgrom ksenona ponekad dođe do stvaranja para elektron-pozitron. Pri tome, može da se dogodi (mada vrlo retko) da brzina i pravac kretanja novonastalog pozitrona budu bliski brzini i putanji antiprotona. Tada pod uticajem privlačne sile između pozitrona (pozitivne čestice) i antiprotona (negativne čestice) nastaje atom antivodonika. Izolovan atom antivodonika stabilan je koliko i izolovan atom vodonika. Međutim, u sudaru sa običnom materijom dolazi do njegove anihilacije. Pošto se čestice kreću brzinom bliskom brzini svetlosti, vreme života antivodonika u aparaturi reda je veličine 4 × 10−8 s koliko antiatomu treba da prevali desetak metara i anihilira se u sudaru sa zidom aparature. Danas se ulažu veliki napori da se proizvedeni atomi antivodonika zarobe u električnom i magnetskom polju, dakle, da se izoluju od obične materije i tako im se produži vek u meri koja će dozvoliti detaljnije ispitivanje atomskih osobina. Proizvodnjom prvih atoma antivodonika odškrinuta su vrata sistematskom ispitivanju antisveta.

Mali broj antičestica svakodnevno se stvara na akceleratorima čestica - ukupna proizvodnja je samo nekoliko nanograma[2]—i u prirodnim procesima poput sudara kosmičkih zraka i u nekim vrstama radioaktivnog raspada, ali samo je mali dio njih uspešno je povezan u eksperimentima za formiranje antiatoma. Nikada nije prikupljena makroskopska količina antimaterije zbog ekstremnih troškova i poteškoća u proizvodnji i rukovanju.

Čestice antimaterije se međusobno vezuju kako bi formirale antimateriju, baš kao što se obične čestice vezuju za formiranje normalnu materiju. Na primer, pozitron (antičestica elektrona) i antiproton (antičestica protona) mogu da formiraju atom antivodonika. Jezgra antihelijuma su veštački proizvedena, iako sa poteškoćama, i predstavljaju najkompleksnija antijezgra do sada uočene.[3] Fizički principi ukazuju na to da su moguća složena atomska jezgra antimaterije, kao i antiatomi koji odgovaraju poznatim hemijskim elementima.

Postoje jaki dokazi da se uočljivi svemir skoro u potpunosti sastoji od obične materije, za razliku od jednake mešavine materije i antimaterije.[4] Ova asimetrija materije i antimaterije u vidljivom univerzumu jedan je od velikih nerešenih problema u fizici.[5] Proces kojim se razvila ova nejednakost između materije i čestica antimaterije naziva se bariogeneza.

Dnevno ima oko 500 zemaljskih gama zraka. Crvene tačke prikazuju one koje je uočio Fermijev svemirski teleskop gama zraka 2010. Plave oblasti ukazuju na to gde se može pojaviti potencijalna munja za bliceve zemaljskih gama zraka.
Video snimak koji prikazuje kako su naučnici koristili detektor gama-zraka svemirskog teleskopa Fermi za otkrivanje naleta antimaterije iz grmljavina

Definicije[uredi | uredi izvor]

Čestice antimaterije se mogu definisati njihovim negativnim barionskim brojem ili leptonskim brojem, dok „normalne“ (neantimaterijske) čestice materije imaju pozitivan barionski ili leptonski broj.[6][7] Ove dve klase čestica su antičestični partneri jedno drugima. „Pozitron” je antimaterijski ekvivalent „elektrona”.[8]

Francuski izraz contra-terrene doveo je do inicijalizma „C.T.” i naučnofantastičnog izraza „siti”,[9] koji se koristi u takvim romanima kao što je Seetee Ship.[10]

Konceptualna istorija[uredi | uredi izvor]

Ideja o negativnoj materiji pojavljuje se u prošlim teorijama materije koje su sada napuštene. Koristeći nekada popularnu vrtložnu teoriju gravitacije, Vilijam Hiks je govorio o mogućnosti materije sa negativnom gravitacijom tokom 1880-ih. Između 1880 -ih i 1890-ih, Karl Pirson je predložio postojanje „prskanja“[11] i ponora toka etra. „Prskanje” je predstavljalo normalnu materiju, a ponori negativnu materiju. Pirsonova teorija je zahtevala četvrtu dimenziju da bi eter tekao iz i u.[12]

Izraz antimaterija prvi je upotrebio Artur Šuster u dva prilično ćudljiva pisma časopisu Priroda 1898. godine,[13] u kojima je taj termin skovao. On je pretpostavio antiatome, kao i čitave solarne sisteme antimaterije, i raspravljao o mogućnosti uništavanja materije i antimaterije. Šusterove ideje nisu bile ozbiljan teorijski predlog, već samo spekulacije, i poput prethodnih ideja, razlikovale su se od savremenog koncepta antimaterije po tome što su imale negativnu gravitaciju.[14]

Savremena teorija antimaterije započela je 1928. godine, radom[15] Pola Diraka. Dirak je shvatio da njegova relativistička verzija Šredingerove talasne jednačine za elektrone predviđa mogućnost antielektrona. Njih je otkrio Karl Dejvid Anderson 1932. godine i nazvao ih pozitroni polazeći od „pozitivnog elektrona”. Iako sam Dirak nije koristio izraz antimaterija, njegova upotreba sasvim prirodno sledi iz antielektrona, antiprotona itd.[16] Potpunu periodnu tabelu antimaterije predvideo je Šarls Žanet 1929.[17]

Fajnman–Štukelbergova interakcija navodi da su antimaterija i antičestice regularne čestice koje putuju unazad u vremenu.[18]

Reference[uredi | uredi izvor]

  1. ^ „Smidgen of Antimatter Surrounds Earth”. 11. 8. 2011. Arhivirano iz originala 26. 9. 2011. g. 
  2. ^ „Ten things you might not know about antimatter”. symmetry magazine. Pristupljeno 2018-11-08. 
  3. ^ Agakishiev, H.; et al. (STAR Collaboration) (2011). „Observation of the antimatter helium-4 nucleus”. Nature. 473 (7347): 353—356. Bibcode:2011Natur.473..353S. PMID 21516103. S2CID 118484566. arXiv:1103.3312 Slobodan pristup. doi:10.1038/nature10079. 
  4. ^ Canetti, L.; et al. (2012). „Matter and Antimatter in the Universe”. New J. Phys. 14 (9): 095012. Bibcode:2012NJPh...14i5012C. S2CID 119233888. arXiv:1204.4186 Slobodan pristup. doi:10.1088/1367-2630/14/9/095012. 
  5. ^ Tenenbaum, David (28. 12. 2012). „One step closer: UW-Madison scientists help explain scarcity of antimatter”. University of Wisconsin–Madison News. Arhivirano iz originala 28. 12. 2012. g. 
  6. ^ Tsan, Ung Chan (2013). „Mass, Matter, Materialization, Mattergenesis and Conservation of Charge”. International Journal of Modern Physics E. 22 (5): 1350027. Bibcode:2013IJMPE..2250027T. doi:10.1142/S0218301313500274. „Matter conservation means conservation of baryonic number A and leptonic number L, A and L being algebraic numbers. Positive A and L are associated to matter particles, negative A and L are associated to antimatter particles. All known interactions do conserve matter.” 
  7. ^ Tsan, U. C. (2012). „Negative Numbers And Antimatter Particles”. International Journal of Modern Physics E. 21 (1): ((1250005-1—1250005-23)). Bibcode:2012IJMPE..2150005T. doi:10.1142/S021830131250005X. „Antimatter particles are characterized by negative baryonic number A or/and negative leptonic number L. Materialization and annihilation obey conservation of A and L (associated to all known interactions).” 
  8. ^ Dirac, Paul A. M. (1965). Physics Nobel Lectures (PDF). 12. Amsterdam-London-New York: Elsevier. str. 320—325. Arhivirano iz originala (PDF) 10. 10. 2019. g. Pristupljeno 10. 10. 2021. 
  9. ^ „Antimatter”. Science Fiction Encyclopedia. 
  10. ^ McCaffery, Larry (jul 1991). „An Interview with Jack Williamson”. Science Fiction Studies. 18 (54). Arhivirano iz originala 12. 9. 2006. g. 
  11. ^ Pearson, K. (1891). „Ether Squirts”. American Journal of Mathematics. 13 (4): 309—72. JSTOR 2369570. doi:10.2307/2369570. 
  12. ^ Kragh, H. (2002). Quantum Generations: A History of Physics in the Twentieth Century. Princeton University Press. str. 5—6. ISBN 978-0-691-09552-3. 
  13. ^ Schuster, A. (1898). „Potential Matter – A Holiday Dream”. Nature. 58 (1503): 367. Bibcode:1898Natur..58..367S. S2CID 4046342. doi:10.1038/058367a0 Slobodan pristup. 
  14. ^ Harrison, E. R. (2000-03-16). Cosmology: The Science of the Universe (2nd izd.). Cambridge University Press. str. 266, 433. ISBN 978-0-521-66148-5. 
  15. ^ Dirac, P. A. M. (1928). „The Quantum Theory of the Electron”. Proceedings of the Royal Society A. 117 (778): 610—624. Bibcode:1928RSPSA.117..610D. JSTOR 94981. doi:10.1098/rspa.1928.0023 Slobodan pristup. 
  16. ^ Kaku, M.; Thompson, J. T. (1997). Beyond Einstein: The Cosmic Quest for the Theory of the Universe. Oxford University Press. str. 179–180. ISBN 978-0-19-286196-2. 
  17. ^ Stewart, P. J. (2010). „Charles Janet: Unrecognized genius of the periodic system”. Foundations of Chemistry. 12 (1): 5—15. S2CID 171000209. doi:10.1007/s10698-008-9062-5. 
  18. ^ Canetti, L.; Drewes, M.; Shaposhnikov, M. (2012). „Matter and antimatter in the universe”. New Journal of Physics. 14 (9): 095012. Bibcode:2012NJPh...14i5012C. S2CID 119233888. arXiv:1204.4186 Slobodan pristup. doi:10.1088/1367-2630/14/9/095012. 

Literatura[uredi | uredi izvor]

Spoljašnje veze[uredi | uredi izvor]

Antimaterija na Vikimedijinoj ostavi.
Preuzeto iz „https://sr.wikipedia.org/w/index.php?title=Антиматерија&oldid=27549910”