ANTYMATERIA

 

 

W 1928 roku Paul Adrian Maurice Dirac opublikował pracę, w której pokazał, że równania mechaniki kwantowej opisujące elektron mają dwa razy więcej rozwiązań niż wynikałoby to z dotychczasowej wiedzy. Naukowiec stwierdził, iż te dziwne dodatkowe rozwiązania opisują cząsteczkę o własnościach identycznych jak elektron lecz o ładunku dodatnim (e+). Cząsteczkę tą nazwał pozytonem.

Przez kilka kolejnych lat pozyton był jedynie czą stką teoretyczną , nikt jej nie zaobserwował, a jeśli już obserwowano fakty świadczą ce o jej istnieniu nie potrafiono ich właściwie zinterpretować. Dopiero w 1932 roku Carl Anderson (1905-1991) zaobserwował ślady pozytonów przebiegają cych przez komorę mgłową i dobrze zinterpretował to zjawisko. W 1932 roku Carl Anderson przeprowadził wraz z Millikanem serię doświadczeń, w których badał promienie kosmiczne. Umieścili oni komorę mgłową w silnym polu magnetycznym. Cząstki promieni kosmicznych przebiegając przez nią odchylały się w tym polu dzięki czemu możliwe było określenie ich składu (tor po jakim cząstka porusza się w polu magnetycznym zależy od jej masy i ładunku - inaczej zachowuje się proton, a inaczej elektron). Cząstki o ładunku dodatnim odchylają się w polu magnetycznym w jedną stronę, a cząstki o ładunku ujemnym w drugą. Naukowcy robili zdjęcia torów cząsteczek. Anderson przeglądając te zdjęcia stwierdził, że na niektórych z nich widać tory po jakich porusza się elektron. Jednak tory te były zakrzywione w niewłaściwą stronę. Nie mogły to być, ani protony, ani cząstki alfa ponieważ mają one znacznie większą masę niż elektrony i pozostawiają inny ślad w komorze mgłowej. Z tego samego powodu nie mogły być to żadne inne znane cząsteczki. Musiały być to pozytony. Anderson podał taką właśnie interpretację tego zjawiska. W 1936 roku naukowiec dostał za to odkrycie nagrodę Nobla.

Wkrótce okazało się że wszystkie znane cząstki materii mają swoje odpowiedniki. Odpowiednikiem elektronu jest pozyton, protonu - antyproton, neutronu - antyneutron, neutrina - antyneutrino itd. Cząstki te nazwano cząstkami antymaterii. Gdy spotkają się odpowiednie cząstki materii i antymaterii następuje anihilacja. Obie cząstki znikają, a na ich miejsce pojawia się energia (pamiętasz równanie Einsteina?). Cały nasz świat składa się przede wszystkim z materii. Gdy powstanie cząstka antymaterii to po napotkaniu cząstki materii ulega ona anihilacji. Cząstki antymaterii można znaleźć w promieniowaniu kosmicznym, a także wytworzyć je przyśpieszając czastki materii do wysokich prędkości i zderzając je z tarczą. W czasie takiego zderzenia wydzielana jest duża energia, która może zamienić się w jakieś cząsteczki obdarzone masą (bo przecież energia odpowiada masie - równanie Einsteina). Część z tych cząstek może być właśnie cząstkami antymaterii.

Jak powiedzieliśmy w momencie spotkania cząstki materii z odpowiednią czą stką antymaterii, obie cząstki znikają . Na ich miejsce pojawiają się fotony. Dzięki tej reakcji można otrzymać znacznie więcej energii niż przy reakcji rozszczepiania, bą dź też syntezy ją dra atomowego. Niestety przy pomocy istnieją cych dziś akceleratorów można wyprodukować liczbę cząstek antymaterii zbyt małą , aby uzyskiwanie energii w taki sposób byłoby opłacalna. Prawdę mówią c należałoby nauczyć się produkować antymaterię w liczbie wielu milionów razy większej niż ma to miejsce dzisiaj. No ale może w przyszłości...

Ostatnio fizycy donieśli o stworzeniu pierwszego atomu antymaterii - antywodoru, składają cego się z jednego pozytonu i jednego antywodoru.

---