antimaterie was een van de meest opwindende natuurkundige ontdekkingen van de 20e eeuw. Opgepikt door fictie schrijvers zoals Dan Brown, veel mensen denken dat het als een “out there” theoretische idee – zich niet bewust dat het eigenlijk elke dag wordt geproduceerd. Bovendien helpt onderzoek naar antimaterie ons om te begrijpen hoe het universum werkt.
antimaterie is een materiaal dat bestaat uit zogenaamde antideeltjes. Er wordt aangenomen dat elk deeltje dat we kennen een antimaterie metgezel heeft die vrijwel identiek is aan zichzelf, maar met de tegenovergestelde lading., Een elektron heeft bijvoorbeeld een negatieve lading. Maar zijn antideeltje, een positron genaamd, heeft dezelfde massa maar een positieve lading. Wanneer een deeltje en zijn antideeltje elkaar ontmoeten, vernietigen ze elkaar – verdwijnen ze in een uitbarsting van licht. deze deeltjes werden voor het eerst voorspeld door de Britse natuurkundige Paul Dirac toen hij de twee grote ideeën van de vroegmoderne fysica probeerde te combineren: relativiteit en kwantummechanica. Eerder waren wetenschappers verbijsterd door het feit dat het leek te voorspellen dat deeltjes energieën lager konden hebben dan toen ze in “rust” waren (dat wil zeggen vrijwel niets doen)., Dit leek op dat moment onmogelijk, omdat het betekende dat energieën negatief konden zijn.
Dirac accepteerde echter dat de vergelijkingen hem vertelden dat deeltjes werkelijk een hele “zee” van deze lagere energieën vullen – een zee die tot nu toe onzichtbaar was voor natuurkundigen omdat ze alleen “boven het oppervlak”keken. Hij stelde zich voor dat alle “normale” energieniveaus die bestaan worden verklaard door “normale” deeltjes., Echter, wanneer een deeltje springt uit een lagere energietoestand, het verschijnt als een normaal deeltje, maar laat een “gat”, die voor ons verschijnt als een vreemde, spiegel-beeld deeltje – antimaterie.
ondanks de aanvankelijke scepsis werden al snel voorbeelden van deze deeltjes-antideeltparen gevonden. Ze worden bijvoorbeeld geproduceerd wanneer kosmische stralen de atmosfeer van de Aarde raken. Er is zelfs bewijs dat de energie in onweersbuien anti-elektronen produceert, zogenaamde positronen., Deze worden ook geproduceerd in sommige radioactieve verval, een proces dat in vele ziekenhuizen in Scanners van (PET) van de positronemissietomografie wordt gebruikt, die nauwkeurige weergave binnen menselijke lichamen toestaan. Tegenwoordig kunnen experimenten met de Large Hadron Collider (LHC) ook materie en antimaterie produceren.
materie-antimateriemysterie
fysica voorspelt dat materie en antimaterie in bijna gelijke hoeveelheden moeten worden gemaakt, en dat dit het geval zou zijn geweest tijdens de oerknal., Bovendien wordt voorspeld dat de wetten van de fysica hetzelfde moeten zijn als een deeltje wordt verwisseld met zijn antideeltje – een relatie die bekend staat als CP symmetrie. Echter, het universum dat we zien lijkt deze regels niet te gehoorzamen. Het is bijna volledig gemaakt van materie, dus waar is alle antimaterie heen? Het is een van de grootste mysteries in de natuurkunde tot nu toe.
experimenten hebben aangetoond dat sommige radioactieve vervalprocessen geen gelijke hoeveelheid antideeltjes en deeltjes produceren. Maar het is niet genoeg om de ongelijkheid tussen hoeveelheden materie en antimaterie in het universum te verklaren. Natuurkundigen zoals ikzelf aan de LHC, op ATLAS, CMS en LHCb, en anderen die experimenten doen met neutrino ‘ s zoals T2K in Japan, zijn dan ook op zoek naar andere processen die de puzzel kunnen verklaren.,
andere groepen natuurkundigen zoals de Alfa-samenwerking bij CERN werken met veel lagere energieën om te zien of de eigenschappen van antimaterie werkelijk de spiegel zijn van hun materiepartners. Hun laatste resultaten tonen aan dat een anti-waterstofatoom (bestaande uit een anti-proton en een anti-elektron, of positron) elektrisch neutraal is met een nauwkeurigheid van minder dan een miljardste van de lading van een elektron., Gecombineerd met andere metingen, impliceert dit dat het positron gelijk en tegenovergesteld aan de lading van het elektron aan beter dan één deel in een miljard is – bevestigend wat van antimaterie wordt verwacht.
echter, een groot aantal mysteries blijven. Experimenten onderzoeken ook of de zwaartekracht antimaterie op dezelfde manier beïnvloedt als materie. Als wordt aangetoond dat deze exacte symmetrieën gebroken zijn, zal een fundamentele herziening van onze ideeën over de natuurkunde nodig zijn, die niet alleen de deeltjesfysica beïnvloedt, maar ook ons begrip van zwaartekracht en relativiteit., op deze manier stellen antimaterie-experimenten ons in staat om ons begrip van de fundamentele werking van het universum op nieuwe en opwindende testen te zetten. Wie weet wat we zullen vinden?
Geef een reactie