Материя и антиматерия

Физика > Материя и антиматерия

 

Узнайте, что такое материя и антиматерия во Вселенной: характеристика частицы и античастицы, понятие аннигиляции, антивещества и позитрона, применение.

Антиматерия представлена частичками, обладающими той же массой, что и обычное вещество, но с противоположными зарядом и квантовым вращением.

Задача обучения

• Охарактеризовать свойства античастиц.

Основные пункты

• Когда антиматерия сталкивается с материей, то высвобождает энергию, пропорциональную массе: E = mc².
• Кажется, что все наблюдаемое нами пространство состоит из материи, но антиматерия способна существовать в огромных количествах в далеких галактиках.
• Нет никаких объяснений очевидной асимметрии материи и антиматерии в видимом пространстве.

Термины

• Аннигиляция – процесс объединения частицы и античастицы для получения энергии.
• Позитрон – аналог антивещества электрона с такой же массой, но положительным зарядом.
• Антивещество – состоит из античастиц.

Пример

Реакции материи-антиматерии применяют в медицине, например, в позитронно-эмиссионной томографии. Она формирует трехмерное изображение функциональных процессов в теле. Система находит пары гамма-лучей, созданных позитронно-излучаемым радионуклидом. Его вводят в организм в биологически активной молекуле.

Антиматерия – материал, представленный античастицами, обладающими той же массой, что и частички обычной материи, но отличаются зарядом и квантовым вращением. Античастицы объединяются и формируют антиматерию. К примеру, позитрон и антипротон способны создать анти-водородный атом. Если смешать материю и антиматерию, то можно достигнуть аннигиляции обоих, что приведет к появлению фотонов с огромным энергетическим запасом. В итоге мы достигаем освобождения энергии, выступающей пропорциональной массе: E = mc².

Анти-водородные представлены атомами антипротона и протона, а водород – протоном и электроном

Практически все наблюдаемое с Земли пространство кажется материей. Если бы существовали области антиматерии, то реакции аннигиляции можно было бы зафиксировать. Однако антиматерия способна присутствовать в крупных количествах в отдаленных галактиках по причине космической инфляции.

Если такие галактики есть, то они обладают едиными химическими, абсорбционными и эмиссионными спектрами, а их объекты будут наблюдаться идентично, из-за чего сложно отличить от обычных галактик.

Есть много разных идей, почему наблюдаемое пространство практически полностью состоит из материи. Также полагают, что должны быть места, которые всецело состоят из антиматерии. Если изобрести специальные приборы, то ее можно было бы даже использовать. Но пока это все еще одна из неразрешенных проблем в мире физиков.

---