Antimatter var en af de mest spændende fysikopdagelser i det 20.århundrede. Hentet af fiktionforfattere som Dan bro .n, mange mennesker tænker på det som en “derude” teoretisk id. – uvidende om, at den faktisk produceres hver dag. Hvad mere er, forskning på antimatter hjælper os faktisk med at forstå, hvordan universet fungerer.
Antimatter er et materiale sammensat af såkaldte antipartikler. Det antages, at hver partikel, vi kender til, har en antimatterkammerat, der næsten er identisk med sig selv, men med den modsatte ladning., For eksempel har en elektron en negativ ladning. Men dens antipartikel, kaldet en positron, har den samme masse, men en positiv ladning. Når en partikel og dens antipartikel mødes, udsletter de hinanden-forsvinder i et udbrud af lys. sådanne partikler blev først forudsagt af den britiske fysiker Paul Dirac, da han forsøgte at kombinere de to store ideer om tidlig moderne fysik: relativitet og kvantemekanik. Tidligere blev forskere stumpet af det faktum, at det så ud til at forudsige, at partikler kunne have energier lavere end da de var i “hvile” (dvs.stort set ikke at gøre noget)., Dette syntes umuligt på det tidspunkt, da det betød, at energier kunne være negative.
Dirac accepterede imidlertid, at ligningerne fortalte ham, at partikler virkelig fylder et helt “hav” af disse lavere energier – et hav, der hidtil havde været usynligt for fysikere, da de kun kiggede “over overfladen”. Han forestillede sig, at alle de “normale” energiniveauer, der findes, står for “normale” partikler., Men når en partikel springer op fra en lavere energitilstand, fremstår den som en normal partikel, men efterlader et” hul”, der forekommer os som et mærkeligt spejlbillede partikel-antimaterie.
På trods af indledende skepsis blev der hurtigt fundet eksempler på disse partikel-antipartikelpar. For eksempel produceres de, når kosmiske stråler rammer Jordens atmosfære. Der er endda tegn på, at energien i tordenvejr producerer anti-elektroner, kaldet positroner., Disse produceres også i nogle radioaktive henfald, en proces, der bruges på mange hospitaler i Positron Emission Tomography (PET) scannere, som tillader præcis billeddannelse i menneskelige kroppe. I dag kan eksperimenter ved Large Hadron Collider (LHC) også producere stof og antimaterie.
Matter-antimatter mystery
fysik forudsiger, at stof og antimatter skal oprettes i næsten lige store mængder, og at dette ville have været tilfældet under Big Bang., Desuden er det forudsagt, at fysikkens love skal være de samme, hvis en partikel udskiftes med sin antipartikel – et forhold kendt som CP symmetri. Det univers, vi ser, ser imidlertid ikke ud til at overholde disse regler. Det er næsten udelukkende lavet af stof, så hvor gik alt antimaterien hen? Det er en af de største mysterier i fysik til dato.
eksperimenter har vist, at nogle radioaktive henfaldsprocesser ikke producerer en lige stor mængde antipartikler og partikler. Men det er ikke nok at forklare forskellen mellem mængder stof og antimaterie i universet. Derfor søger fysikere som mig selv på LHC, på ATLAS, CMS og LHCb, og andre, der laver eksperimenter med neutrinoer som T2K i Japan, andre processer, der kan forklare puslespillet.,
andre grupper af fysikere som Alpha-samarbejdet på CERN arbejder på meget lavere energier for at se, om antimateriets egenskaber virkelig er spejlet for deres stofpartnere. Deres seneste resultater viser, at et anti-hydrogenatom (bestående af en anti-proton og en anti-elektron eller positron) er elektrisk neutral til en nøjagtighed på mindre end en milliarddel af ladningen af en elektron., Kombineret med andre målinger indebærer dette, at positronen er lige og modsat ladningen af elektronen til bedre end en del i en milliard – hvilket bekræfter, hvad der forventes af antimaterie.
Der er dog mange mysterier tilbage. Eksperimenter undersøger også, om tyngdekraften påvirker antimaterie på samme måde som den påvirker materien. Hvis det viser sig, at disse nøjagtige symmetrier er brudt, vil det kræve en grundlæggende revision af vores ideer om fysik, der ikke kun påvirker partikelfysik, men også vores forståelse af tyngdekraft og relativitet.,
på denne måde giver antimattereksperimenter os mulighed for at sætte vores forståelse af universets grundlæggende arbejde til nye og spændende tests. Hvem ved, hvad vi vil finde?
Skriv et svar