Eine der interessantesten Aufgaben der modernen Wissenschaft ist die Entschlüsselung der Geheimnisse des Universums. Es ist bekannt, dass alles auf der Welt aus Materie oder Substanz besteht. Aber nach Annahmen von Wissenschaftlern wurde im Moment des Urknalls nicht nur die Substanz gebildet, aus der alle Objekte der umgebenden Welt bestehen, sondern auch die sogenannte Antimaterie, Antimaterie und damit die Antiteilchen von egal.
Antiteilchen des Elektrons
Das erste Antiteilchen, dessen Existenz vorhergesagt und dann wissenschaftlich bewiesen wurde, war das Positron.
Um den Ursprung dieses Antiteilchens zu verstehen, lohnt es sich, auf die Struktur des Atoms zu verweisen. Es ist bekannt, dass der Kern eines Atoms Protonen (positiv geladene Teilchen) und Neutronen (Teilchen ohne Ladung) enthält. Auf seinen Bahnen kreisen Elektronen - Teilchen mit negativer elektrischer Ladung.
Positron ist das Antiteilchen des Elektrons. Es hat eine positive Ladung. In der Physik sieht das Symbol für ein Positron so aus: e+ (das Symbol für ein Elektron iste-). Dieses Antiteilchen entsteht durch radioaktiven Zerfall.
Wie unterscheidet sich ein Positron von einem Proton?
Die Ladung des Positrons ist positiv, daher ist sein Unterschied zum Elektron und Neutron offensichtlich. Aber das Proton hat im Gegensatz zu Elektron und Neutron auch eine positive Ladung. Manche Leute machen den Fehler zu glauben, dass ein Positron und ein Proton im Wesentlichen dasselbe sind.
Der Unterschied besteht darin, dass ein Proton ein Teilchen ist, ein Teil der Substanz, der Materie, aus der unsere Welt besteht, die Teil jedes Atomkerns ist. Das Positron ist das Antiteilchen des Elektrons. Es hat nichts mit dem Proton zu tun, außer einer positiven Ladung.
Wer hat das Positron entdeckt?
Zum ersten Mal wurde die Existenz des Positrons 1928 vom englischen Physiker Paul Dirac vorgeschlagen. Seine Hypothese war, dass ein positiv geladenes Antiteilchen dem Elektron entspricht. Darüber hinaus schlug Dirac vor, dass beide Teilchen nach dem Aufeinandertreffen verschwinden und dabei eine große Menge Energie freisetzen würden. Eine andere seiner Hypothesen war, dass es einen umgekehrten Prozess gibt, bei dem ein Elektron und ein Teilchen erscheinen, die dazu invers sind. Das Foto zeigt die Spuren eines Elektrons und seiner Antiteilchen
Einige Jahre später entdeckte der Physiker Carl Anderson (USA) beim Fotografieren von Teilchen mit einer Nebelkammer und dem Studium ihrer Spuren Spuren von Teilchen, die Elektronen ähneln. Die Spuren hatten jedoch eine umgekehrte Krümmung vom Magnetfeld. Daher war ihre Ladung positiv. Das Verhältnis von Teilchenladung zu Masse war das gleiche wie das eines Elektrons. Somit wurde Diracs Theorie experimentell bestätigt. Anderson gabDieses Antiteilchen wird Positron genannt. Für seine Entdeckung wurde der Wissenschaftler mit dem Nobelpreis für Physik ausgezeichnet.
Das gekoppelte System aus Elektron und Positron heißt "Positronium".
Vernichtung
Der Begriff "Vernichtung" wird mit "Verschwinden" oder "Zerstörung" übersetzt. Als Paul Dirac vorschlug, dass das Teilchen Elektron und das Antiteilchen des Elektrons bei einer Kollision verschwinden würden, war ihre Vernichtung gemeint. Mit anderen Worten beschreibt dieser Begriff den Prozess der Wechselwirkung zwischen Materie und Antimaterie, der zu ihrem gegenseitigen Verschwinden und der Freisetzung von Energieressourcen während dieses Prozesses führt. Als solches findet keine Zerstörung von Materie statt, sie beginnt nur in einer anderen Form zu existieren.
Bei der Kollision eines Elektrons mit einem Positron entstehen Photonen - Quanten elektromagnetischer Strahlung. Sie haben weder Ladung noch Ruhemasse.
Es gibt auch einen umgekehrten Prozess namens "Geburt eines Paares". In diesem Fall erscheinen das Teilchen und das Antiteilchen als Ergebnis einer elektromagnetischen oder anderen Wechselwirkung.
Auch wenn ein Positron und ein Elektron kollidieren, wird Energie freigesetzt. Es genügt, sich vorzustellen, wozu die Kollision vieler Teilchen mit Antiteilchen führen wird. Das Energiepotential der Vernichtung für die Menschheit ist von unschätzbarem Wert.
Antiproton und Antineutron
Es ist logisch anzunehmen, dass, da das Antiteilchen des Elektrons in der Natur existiert, andere Elementarteilchen dies auch tun solltenAntiteilchen haben. Das Antiproton und das Antineutron wurden 1955 bzw. 1956 entdeckt. Ein Antiproton hat eine negative Ladung, ein Antineutron hat keine Ladung. Offene Antiteilchen werden Antinukleonen genannt. Antimaterie hat also folgende Form: Die Atomkerne bestehen aus Antinukleonen, und Positronen umkreisen den Kern.
1969 wurde das erste Antihelium-Isotop in der UdSSR gewonnen.
1995 wurde am CERN (dem europäischen Kernforschungslabor) Antiwasserstoff entwickelt.
Die Entstehung von Antimaterie und ihre Bedeutung
Wie gesagt, die Antiteilchen von Elektron, Proton und Neutron können sich mit ihren ursprünglichen Teilchen vernichten und bei der Kollision Energie erzeugen. Daher ist die Erforschung dieser Phänomene für verschiedene Wissenschaftsbereiche von großer Bedeutung.
Antimaterie zu gewinnen ist ein extrem langer, mühsamer und kostspieliger Prozess. Dafür werden spezielle Teilchenbeschleuniger und Magnetfallen gebaut, die die entstehende Antimaterie festh alten sollen. Antimaterie ist die bisher teuerste Substanz.
Wenn die Produktion von Antimaterie in Gang gesetzt werden könnte, wäre die Menschheit viele Jahre mit Energie versorgt. Darüber hinaus könnte Antimaterie zur Herstellung von Raketentreibstoff verwendet werden, da dieser Treibstoff tatsächlich einfach durch den Kontakt von Antimaterie mit irgendeiner Substanz erh alten worden wäre.
Antimaterie-Bedrohung
Wie viele Entdeckungen des Menschen kann die Entdeckung von Elektron- und Nukleon-Antiteilchen die Menschen mit Problemen beschenkeneine ernsthafte Bedrohung. Jeder kennt die Macht der Atombombe und die Zerstörung, die sie anrichten kann. Aber die Kraft der Explosion beim Kontakt von Materie mit Antimaterie ist kolossal und um ein Vielfaches größer als die Kraft einer Atombombe. Wenn also eines Tages eine "Antibombe" erfunden wird, wird sich die Menschheit an den Rand der Selbstzerstörung begeben.
Welche Schlussfolgerungen können wir ziehen?
- Das Universum besteht aus Materie und Antimaterie.
- Die Antiteilchen des Elektrons und der Nukleonen heißen "Positron" und "Antinukleonen".
- Antiteilchen haben die entgegengesetzte Ladung.
- Der Zusammenstoß von Materie und Antimaterie führt zur Vernichtung.
- Die Energie der Vernichtung ist so groß, dass sie sowohl dem Nutzen eines Menschen dienen als auch seine Existenz bedrohen kann.
