Присоединяйтесь к нашим группам

Антиматерия: бананы и ядерная физика

Антиматерия: бананы и ядерная физика
Что такое антивещество или антиматерия? Вся материя, которая окружает нас, состоит из мельчайших частиц. Как вам известно из школьного курса физики (или химии, ведь здесь грани стираются), атомы не являются пределом делимости вещества.
19 01 2016
20:37

Напротив, они состоят из ещё более мелких частиц, часть из которых формирует ядро атома, часть – электроны – создаёт оболочку вокруг него. Разумеется, есть и свободные частицы (коих великое множество), но сейчас мы будем говорить не о них.

Основные составляющие атома на этом уровне – протоны, нейтроны и электроны. Первые и вторые примерно совпадают по массе, отличаясь лишь зарядом – протоны заряжены положительно, а нейтроны, как можно догадаться по названию, имеют нейтральный заряд. Электроны заряжены отрицательно и имеют значительно меньшую массу. Если такие частицы подвергаются взаимодействию друг с другом при высокой энергии или испытывают воздействие мощного внешнего поля (например, при падении вещества на чёрную дыру), образуются их антиматериальные аналоги – антипротон, антинейтрон и позитрон – частицы с той же массой, но с противоположным зарядом. Но как же антинейтрон? У него всё такой же нулевой электрический заряд, но его магнитный момент противоположен таковому у нейтрона. 

Чем же интересно антивещество помимо факта своего существования? Его свойства полностью совпадают со свойствами обычного вещества (как если рассматривать все взаимодействия через зеркало). Но самое интересное не здесь, а во взаимодействии антивещества с веществом. При этом происходит так называемая аннигиляция – уничтожение пары с испусканием фотонов (частицы света) высокой энергии и нейтрино – частиц, практически не взаимодействующих с материей. Впрочем, действия фотонов достаточно – аннигиляция килограмма антивещества в атмосфере вызовет эффект, сходный со взрывом небезызвестной Царь-бомбы – выделяющейся энергии хватит на взрыв мощностью почти в 50 мегатонн. 

Для бомб антиматерию использовать, к счастью, вряд ли будут – уж очень дорого. Получают её в сложных и крайне недешёвых ускорителях частиц, требующих огромных затрат энергии для работы. Но получить её мало – нужно как-то хранить. Как можно хранить что-то, что мгновенно взорвётся при малейшем контакте с любой имеющейся тарой? Для этого используются специальные ловушки и хранилища, где частицы антивещества подвешены в мощном магнитном поле, не касаясь стенок. Работает это в первую очередь для заряженных античастиц, для нейтральных технология ещё сложнее. Разумеется, для такого хранения необходимо постоянно подавать энергию для генерации поля, да и резервирование не помешает – слишком опасным может быть его отключение. Поэтому на сегодняшний день антиматерия – самое дорогое, что что когда-либо было известно человечеству – получение (и только!) одного миллиграмма позитронов обходилось в 25 миллионов долларов. 

Забавно, что при такой сложности получения антиматерии в природе она может появляться в самых неожиданных местах. Например, один из изотопов калия – калий-40 – при распаде примерно раз в 1 час 15 минут испускает позитрон. Этот изотоп содержится, например, в самых обычных бананах. Количество, разумеется, ни на что не влияющее (даже пройти пару миллиметров до аннигиляции этот позитрон не сможет), но чем не повод относиться к бананам с немного большим уважением? 

В следующей статье мы расскажем о том, где и зачем применяется антиматерия и какие планы строят учёные в её отношении. 

Дмитрий Потапкин, специально для Обзор.press.







DW
Фото: Родриго Дутерте (сл.) в гостях у президента Владимира Путина в Кремле. В борьбе против исламистских повстанцев у себя на родине филиппинский президент надеется на помощь Кремля. Ранее он ввел военное положение в неспокойной провинции Минданао.
08:16 | 26.05.2017
close Не показывать больше
Теперь читать новости на мобильном телефоне стало ещё удобнее
Скачай новое приложение obzor.press и всегда будь в курсе последних событий!