Una de les tasques més interessants a què s'enfronta la ciència moderna és desentranyar els misteris de l'univers. Se sap que tot el món està format per matèria o substància. Però, segons els supòsits dels científics, en el moment del Big Bang, no només es va formar la substància que constitueix tots els objectes del món circumdant, sinó també l'anomenada antimatèria, antimatèria i, per tant, les antipartícules de qüestió.
Antipartícula de l'electró
La primera antipartícula l'existència de la qual es va predir i després es va demostrar científicament va ser el positró.
Per entendre l'origen d'aquesta antipartícula, val la pena referir-se a l'estructura de l'àtom. Se sap que el nucli d'un àtom conté protons (partícules carregades positivament) i neutrons (partícules que no tenen càrrega). Els electrons circulen per les seves òrbites: partícules amb càrrega elèctrica negativa.
El positró és l'antipartícula de l'electró. Té una càrrega positiva. En física, el símbol d'un positró té aquest aspecte: e+ (el símbol utilitzat per indicar un electró ése-). Aquesta antipartícula apareix com a resultat de la desintegració radioactiva.
En què és diferent un positró d'un protó?
La càrrega del positró és positiva, de manera que la seva diferència amb l'electró i el neutró és òbvia. Però el protó, a diferència de l'electró i el neutró, també té una càrrega positiva. Algunes persones cometen l'error de creure que un positró i un protó són essencialment la mateixa cosa.
La diferència és que un protó és una partícula, una part de la substància, la matèria que forma el nostre món, que forma part de cada nucli atòmic. El positró és l'antipartícula de l'electró. No té res a veure amb el protó, excepte una càrrega positiva.
Qui va descobrir el positró?
Per primera vegada, el físic anglès Paul Dirac va suggerir l'existència del positró el 1928. La seva hipòtesi era que una antipartícula amb càrrega positiva correspon a l'electró. A més, Dirac va suggerir que, havent-se trobat, ambdues partícules desapareixerien, alliberant una gran quantitat d'energia en el procés. Una altra de les seves hipòtesis va ser que hi ha un procés invers en el qual apareixen un electró i una partícula que li són inversos. La foto mostra les pistes d'un electró i les seves antipartícules
Diversos anys més tard, el físic Carl Anderson (EUA), fotografiant partícules amb una cambra de núvols i estudiant les seves petjades, va descobrir rastres de partícules semblants als electrons. Tanmateix, les pistes tenien una curvatura inversa del camp magnètic. Per tant, la seva càrrega era positiva. La relació entre càrrega de partícules i massa era la mateixa que la d'un electró. Així, la teoria de Dirac es va confirmar experimentalment. Anderson va donarAquesta antipartícula s'anomena positró. Pel seu descobriment, el científic va rebre el Premi Nobel de Física.
El sistema acoblat d'electró i positró s'anomena "positroni".
Aniquilació
El terme "aniquilació" es tradueix com "desaparició" o "destrucció". Quan Paul Dirac va suggerir que la partícula d'electró i l'antipartícula de l'electró desapareixeran en una col·lisió, va ser la seva aniquilació. En altres paraules, aquest terme descriu el procés d'interacció entre matèria i antimatèria, que condueix a la seva desaparició mútua i a l'alliberament de recursos energètics durant aquest procés. Com a tal, la destrucció de la matèria no es produeix, només comença a existir d'una forma diferent.
Durant la col·lisió d'un electró i un positró, es produeixen fotons: quants de radiació electromagnètica. No tenen càrrega ni massa en repòs.
També hi ha un procés invers anomenat "naixement d'una parella". En aquest cas, la partícula i l'antipartícula apareixen com a resultat d'una interacció electromagnètica o d'un altre tipus.
Fins i tot quan xoquen un positró i un electró, s'allibera energia. N'hi ha prou d'imaginar a què comportarà la col·lisió de moltes partícules amb antipartícules. El potencial energètic de l'aniquilació per a la humanitat és inestimable.
Antiproton i antineutron
És lògic suposar que com que l'antipartícula de l'electró existeix a la natura, llavors altres partícules fonamentals haurien detenen antipartícules. L'antiprotó i l'antineutró es van descobrir el 1955 i el 1956 respectivament. Un antiprotó té una càrrega negativa, un antineutró no té càrrega. Les antipartícules obertes s'anomenen antinucleons. Així, l'antimatèria té la forma següent: els nuclis dels àtoms estan formats per antinucleons i els positrons orbiten al voltant del nucli.
El 1969 es va obtenir el primer isòtop de l'antiheli a l'URSS.
El 1995, es va desenvolupar antihidrogen al CERN (laboratori europeu d'investigació nuclear).
Aconseguir antimatèria i el seu significat
Com es va dir, les antipartícules de l'electró, el protó i el neutró són capaços d'aniquilar-se amb les seves partícules originals, generant energia durant la col·lisió. Per tant, l'estudi d'aquests fenòmens és de gran importància per a diversos camps de la ciència.
Aconseguir antimatèria és un procés extremadament llarg, laboriós i costós. Per a això, s'estan construint acceleradors de partícules especials i trampes magnètiques, que haurien de contenir l'antimatèria resultant. L'antimatèria és la substància més cara fins ara.
Si es pogués posar en marxa la producció d'antimatèria, llavors la humanitat rebria energia durant molts anys. A més, l'antimatèria es podria utilitzar per crear combustible de coets, perquè, de fet, aquest combustible s'hauria obtingut simplement pel contacte de l'antimatèria amb qualsevol substància.
Amenaça d'antimatèria
Com molts descobriments fets per l'home, el descobriment d'antipartícules d'electrons i nucleons pot presentar a les personesuna amenaça greu. Tothom sap el poder de la bomba atòmica i la destrucció que pot provocar. Però el poder de l'explosió durant el contacte de la matèria amb l'antimatèria és colossal i moltes vegades més gran que la força d'una bomba atòmica. Així, si un dia s'inventa una "antibomba", la humanitat es posarà a la vora de l'autodestrucció.
Quines conclusions podem treure?
- L'univers està format per matèria i antimatèria.
- Les antipartícules de l'electró i els nucleons s'anomenen "positró" i "antinucleons".
- Les antipartícules tenen la càrrega oposada.
- La col·lisió de la matèria i l'antimatèria condueix a l'aniquilació.
- L'energia de l'aniquilació és tan gran que pot servir al benefici d'una persona i amenaçar la seva existència.
