antimateria var en av de mest spännande fysik upptäckterna av 20-talet. Plockas upp av skönlitteratur författare som Dan Brown, många människor tänker på det som en” ute ” teoretisk idé-omedvetna om att det faktiskt produceras varje dag. Dessutom hjälper forskning om antimateria oss att förstå hur universum fungerar.
antimateria är ett material som består av så kallade antipartiklar. Man tror att varje partikel vi känner till har en antimateria följeslagare som är praktiskt taget identisk med sig själv, men med motsatt laddning., Till exempel har en elektron en negativ laddning. Men dess antipartikel, kallad positron, har samma massa men en positiv laddning. När en partikel och dess antipartikel möts, förintar de varandra-försvinner i en ljusbrist.
sådana partiklar förutspåddes först av den brittiska fysikern Paul Dirac när han försökte kombinera de två stora idéerna om tidig modern fysik: relativitet och kvantmekanik. Tidigare stumpades forskare av det faktum att det tycktes förutsäga att partiklar kunde ha energier lägre än när de var i ”vila” (dvs ganska mycket gör ingenting)., Detta verkade omöjligt vid den tiden, eftersom det innebar att energier kunde vara negativa.
Dirac accepterade dock att ekvationerna berättade för honom att partiklar verkligen fyller ett helt ” hav ”av dessa lägre energier – ett hav som hittills varit osynligt för fysiker eftersom de bara tittade”över ytan”. Han föreställde sig att alla” normala ”energinivåer som finns redovisas av ”normala” partiklar., Men när en partikel hoppar upp från ett lägre energitillstånd, verkar det som en normal partikel men lämnar ett ”hål”, vilket förefaller oss som en konstig spegelbild partikel-antimateria.
trots den initiala skepticismen hittades snart exempel på dessa partikel-antipartikelpar. Till exempel produceras de när kosmiska strålar träffar jordens atmosfär. Det finns även bevis för att energin i åska producerar anti-elektroner, som kallas positroner., Dessa produceras också i vissa radioaktiva sönderfall, en process som används på många sjukhus i Positron Emission Tomography (PET) skannrar, som tillåter exakt avbildning inom mänskliga kroppar. Numera kan experiment på den stora Hadron Collider (LHC) producera Materia och antimateria också.
materia-antimateria mystery
fysik förutspår att Materia och antimateria måste skapas i nästan lika stora mängder, och att detta skulle ha varit fallet under Big Bang., Dessutom förutspås att fysikens lagar ska vara desamma om en partikel är utbytt med sin antipartikel – ett förhållande som kallas CP-symmetri. Men universum vi ser verkar inte lyda dessa regler. Det är nästan helt gjord av materia, så var gick all antimateria? Det är en av de största mysterierna i fysiken hittills.
experiment har visat att vissa radioaktiva sönderfallsprocesser inte producerar lika mycket antipartiklar och partiklar. Men det räcker inte att förklara skillnaden mellan mängder materia och antimateria i universum. Därför söker fysiker som jag själv på LHC, på ATLAS, CMS och LHCb, och andra som gör experiment med neutriner som T2K i Japan, efter andra processer som kan förklara pusslet.,
andra grupper av fysiker som Alpha-samarbetet vid CERN arbetar med mycket lägre energier för att se om egenskaperna hos antimateria verkligen är spegeln hos deras materiapartners. Deras senaste resultat visar att en anti-väteatom (som består av en anti-proton och en anti-elektron eller positron) är elektriskt neutral till en noggrannhet av mindre än en miljarddel av laddningen av en elektron., I kombination med andra mätningar innebär detta att positron är lika och motsatt elektronens laddning till bättre än en del i en miljard – vilket bekräftar vad som förväntas av antimateria.
men en hel del mysterier kvar. Experiment undersöker också om gravitationen påverkar antimateria på samma sätt som det påverkar Materia. Om dessa exakta symmetrier visas brytas, kommer det att kräva en grundläggande översyn av våra idéer om fysik, som påverkar inte bara partikelfysik utan också vår förståelse för gravitation och relativitet.,
På detta sätt tillåter antimateriaexperiment oss att sätta vår förståelse för universums grundläggande arbete till nya och spännande tester. Vem vet vad vi hittar?
Lämna ett svar