• РЕГИСТРАЦИЯ

5 фактов об антиматерии

11 1379

image.png

1. Антиматерии в мире меньше, чем материи, — и это парадокс

У каждого электрона и протона, из которых состоит наш привычный мир, есть античастица с такой же массой, но противоположным зарядом. Частицы эти называются позитроны и антипротоны соответственно.

С нейтронами ситуация немного сложнее. Они не имеют заряда, а потому можно предположить, что для себя они сами же и являются античастицами. Но это не так: антинейтроны существуют. Дело в том, что нейтроны состоят из кварков, у которых есть «близнецы» — антикварки. И из них-то и состоят антинейтроны.

Из античастиц складываются антиатомы, а из атомов — антиматерия, «зеркальное отражение» материи.

Когда частица встречается с античастицей, происходит микровзрыв, и они обе аннигилируют — взаимоуничтожаются. В результате остаётся лишь набор фотонов — частиц света. И здесь возникает парадокс: согласно космологической теории, в ранней Вселенной количество частиц и античастиц было равным. В таком случае после Большого взрыва вся материя и антиматерия должны были полностью разрушить друг друга.
Но поскольку наш мир состоит только из материи, очевидно, этого не произошло. Куда же делось антивещество? На этот счёт существует много теорий, однако пока ни одна из них не признана достоверной.

2. Учёные добывают антивещество в специальных ускорителях

В романе Дэна Брауна «Ангелы и Демоны» сюжет разворачивается вокруг похищенного из ЦЕРНа контейнера с антиматерией — её взрыв уничтожит Ватикан, если главные герои не остановят преступников.

В жизни всё гораздо прозаичнее. Да, учёные умеют получать антиматерию и даже умудряются проводить с ней эксперименты. Но то количество антивещества, которое удалось синтезировать, ничтожно мало и никакой опасности для нас пока не несёт. Ведь речь идёт даже не о граммах, а, скорее, об отдельных атомах.

Антиматерию получают в ускорителях частиц. Сначала пучки протонов разгоняют до невероятно высоких скоростей. Затем их сталкивают с мишенью из плотного металла, например платины или иридия. В результате возникает множество различных частиц, включая антипротоны, которые движутся быстро и хаотично.

Чтобы выделить антиматерию, античастицы аккуратно замедляют, собирают и удерживают в специальных магнитных ловушках, чтобы те не соприкоснулись с обычной материей и не уничтожились.

Недавно в изучении антиматерии произошёл прорыв. Международный коллектив учёных, работающих с ускорителем тяжёлых ионов RHIC, создал редкий вид антиматерии — антигиперводород-4. Эта «молекула» состоит из одного антипротона, двух антинейтронов и анти-лямбда-бариона. Чтобы получить 16 таких частиц, пришлось столкнуть более 6,4 миллиарда ядер тяжёлых атомов урана и золота.

Их изучение позволило понять, как они распадаются и как долго существуют, а также сравнить их свойства с обычным гиперводородом-4. Никаких различий между материей и её «аналогом» учёные не обнаружили. Но они уже планируют дальнейшие исследования, которые могут приблизить их — и нас — к ответу на вопрос о том, куда исчезла антиматерия в первые моменты существования Вселенной.

Screenshot_92.jpg

3. Антивещество уже применяют в медицине

Несмотря на то, что антиматерия и её свойства оставляют много вопросов, а добывать её сложно, у неё уже есть практическое применение. Антивещество активно используется в медицине, в частности — в позитронно-эмиссионной томографии.

ПЭТ-сканирование помогает врачам визуализировать внутренние процессы в организме.

Пациенту вводится безопасная доза радиоактивного препарата, который содержит нестабильный изотоп. В результате его распада выделяются позитроны, которые сталкиваются с электронами в теле и аннигилируют, уничтожая друг друга.

В итоге выделяются гамма-фотоны, частицы света, которые летят в противоположных направлениях. Специальные детекторы фиксируют эти кванты, позволяя построить подробную 3D-карту активности тканей. Таким образом можно определять зону, где образуются опухоли, поскольку они поглощают больше вещества-метки, чем нормальные клетки.

Кроме того, в ЦЕРНе проводится эксперимент ACE — учёные изучают, как антипротоны могут использоваться для лечения рака. Исследования показывают, что эти античастицы в четыре раза эффективнее протонов, которые уже применяются в лучевой терапии.

Такой метод может быть особенно полезен для лечения сложных или рецидивирующих опухолей, но пока он находится на стадии экспериментов. Для практического применения потребуется гораздо больше времени, исследований и разработок.

4. Антиматерия существует в бананах

Да, бананы действительно выделяют античастицы! Это происходит потому, что в них содержится небольшое количество радиоактивного изотопа калия-40, который встречается в природе. Когда он распадается, из атомного ядра выбрасывается позитрон — античастица электрона. В случае с бананами это происходит примерно раз в 75 минут.

Позитрон сразу сталкивается с электроном из окружающей материи, и происходит аннигиляция, после которой от частиц остаётся лишь два гамма-фотона. Эти процессы остаются незаметными для нас из-за их мизерного масштаба.

Так что не волнуйтесь: есть бананы абсолютно безопасно. Разумеется, если речь идёт не о десятках килограммов.

Более того, калий-40 содержится и в теле человека — а значит, и мы с вами иногда синтезируем античастицы. Опасаться здесь тоже нечего: это никак не влияет на здоровье и состояние организма.

5. Существует гипотеза, что некоторые частицы могут быть собственными античастицами

Майорановские частицы — это гипотетический класс элементарных частиц. Если они существуют, то обладают уникальной особенностью — являются своими собственными античастицами.

Эту идею предложил итальянский физик Этторе Майорана в 1937 году, когда искал решение уравнений, описывающих поведение элементарных частиц в рамках квантовой механики и теории относительности. Он показал математически, что можно предсказать существование нового их типа. Эти частицы должны быть нейтральными (не иметь электрического заряда) и совмещать в себе свойства материи и антиматерии.

В XXI веке учёные активно ищут свидетельства существования частиц Майораны. Хотя их еще не обнаружили в природе, предполагается, что они могут проявляться в топологических сверхпроводниках. Это такие материалы, которые проводят ток только по своей поверхности, а внутри остаются изолирующими.

Обнаружение и исследование частиц Майораны имеет огромный потенциал в квантовых технологиях. Если их удастся найти, их можно будет использовать для создания сверхстабильных квантовых компьютеров, которые не будут терять информацию из-за внешних помех.

На сегодняшний день прямого подтверждения существования элементарных фермионов Майораны нет, но эксперименты продолжаются.

Источник

Всё, о чём не расскажет РЕН-ТВ

    Ваш комментарий сохранен и будет опубликован сразу после вашей авторизации.

    0 новых комментариев

      Drozd 30 мая 10:45

      Из-за какого космического катаклизма на Земле появились все тяжелые металлы

      Ученые активно исследуют вопрос образования самых тяжелых элементов в периодической таблице, таких металлов, например, как уран и плутоний. Ведь до сих пор точно неясно, как они появились во Вселенной и на Земле, в частности. В поисках ответа на вопрос специалистам помогло компьютерное моделирование. Выяснилось, что появление тяжелых металлов — это сложна...
      531
      Drozd 28 мая 19:56

      «Эффект Голлума»: что это такое и к чему он приводит в научном мире

      В последние годы в научном сообществе все чаще наблюдается явление, известное как «эффект Голлума». Так называется ситуация, когда исследователи охраняют свои данные так же ревностно, как будто речь идет о личных сокровищах. Это поведение не только препятствует научному сотрудничеству, но и может негативно сказаться на карьере и психическом здоровье...
      601
      Drozd 27 мая 12:57

      Борьба с пустыней в Китае

      Власти Китая планируют в течение шести лет создать «зелёный пояс», который остановит разрастающуюся пустыню Тэнгэр. По информации агентства Xinhua, опубликовавшего фотографии начавшихся работ, в ширину пояс составит один километр, а в длину будет достигать 500 километров. Фото 2. Тэнгэр — четвёртая по величине пустыня в Китае, и на её т...
      1074
      Drozd 27 мая 10:45

      Правда ли, что чтение при слабом свете сильно портит зрение?

      Диагноз «близорукость» в последнее время ставится все чаще, и многие винят в этом плохие условия освещенности при чтении книг. На самом ли деле наше зрение портится, когда мы читаем в темноте? Все мы так или иначе слышали утверждение о том, что чтение при плохом освещении вредит глазам и портит зрение. С одной стороны, в тусклом свете и правда трудн...
      613
      Drozd 26 мая 20:49

      6 мифов о клинической смерти

      Термин «клиническая смерть» появился, когда врачи поняли, что после остановки сердца у них есть еще 3–5 минут на то, чтобы вернуть больного с того света. Кровообращение и рефлексы у пациента в этот момент отсутствуют, однако клеточный обмен веществ продолжается анаэробным путем. Если до истощения запасов организма врачам удастся возобно...
      1202
      Drozd 25 мая 19:51

      На высоту какого этажа могут залетать комары?

      Комар обыкновенный – неприятное кровососущее насекомое. Своими укусами и назойливым писком он доставляет неудобства в теплое время года. Однако людям, живущим в многоэтажках, комары порой и не встречаются. Выше какого этажа эти насекомые обычно не залетают? Что нужно комарам Комар обыкновенный встречается повсеместно в Европе и Америке, но селиться ...
      1661
      Drozd 25 мая 13:47

      Физики нашли очень слабый свет, который излучают живые существа до своей смерти

      Исследователи из Университета Калгари и Национального исследовательского совета Канады, статья которых опубликована в The Journal of Physical Chemistry Letters, сделали удивительное открытие — все живые существа, включая людей, постоянно испускают слабое призрачное свечение, которое исчезает почти сразу после наступления смерти. Правда, речь идет не об &l...
      1104
      Drozd 24 мая 10:52

      Почему мы видим сны, но не можем их нормально запомнить?

      Исследования показывают, что примерно треть времени сна занимают сновидения. При средней продолжительности жизни в 70 лет это эквивалентно примерно 8 годам, проведенным в мире грез. Однако сновидения - это не просто случайные образы, созданные на основе нашего опыта. Все намного серьезнее! Согласно недавним исследованиям, сны выполняют важную биологическую ф...
      1183
      Drozd 22 мая 19:45

      Что происходит с мозгом человека в момент смерти?

      Недавние исследования, опубликованные в журнале «Frontiers in Aging Neuroscience», впервые смогли зарегистрировать активность мозга именно в момент смерти. У больного 87 лет, находившегося под наблюдением методом непрерывной электроэнцефалографии (ЭЭГ) по поводу эпилепсии, во время обследования случился инфаркт. Это инцидент позволил медикам запечат...
      2171
      Drozd 22 мая 15:02

      50 убийств в день - это норма

      Хищник… Азартный… Умелый… Бесстрашный… Кровожадный… Очень-очень… Милый? Хопа, не ожидали, дорогие наши друзья? Не знаю, каких там львов-медведей вы успели навоображать, пока читали это перечисление, но речь сегодня пойдет совсем о другом звере… Вернее, даже о зверьке, к которому, тем не менее, относятся все вышеназв...
      1552
      Drozd 22 мая 13:54

      Убийца Starlink: Роскосмос громко анонсировал создание спутникового интернета в РФ

      Роскосмос заявил о скорой разработке российского конкурента Starlink. В России появится своя широкополосная связь с использованием низкоорбитальных спутников. В ближайшие годы Россия намерена создать конкурента спутниковому интернету Starlink, запущенному Илоном Маском. По словам главы «Роскосмоса» Дмитрия Баканова, отечественная альтернатива под на...
      648
      Drozd 21 мая 11:55

      В Перми приступили к разработке нового языка программирования

      Современные технологии сталкиваются с издержками существующих языков программирования: они либо имеют ограниченную производительность, либо требуют сложного управления данными и очень тонкого отслеживания багов. С развитием робототехники и искусственного интеллекта появилась необходимость в языке, который решает обе проблемы на любом «железе» — о...
      926
      Drozd 20 мая 11:15

      Генетики подтвердили сибирские корни коренных американцев

      У предков коренных народов Северной и Южной Америки, впервые заселявших континенты, судьба сложилась по-разному. Первые произошли от сибирских приспособленцев к холодам — предков коряков, инуитов и луораветланов — и неплохо чувствовали себя в североамериканском климате. Вторые, того же происхождения, совершили самую продолжительную миграцию в истори...
      535
      Drozd 19 мая 20:58

      Как сделать древесину прочнее стали?

      Ученые из Мэрилендского университета в США разработали метод превращения обычной древесины в сверхпрочный материал, который по своим характеристикам превосходит сталь. Как считают специалисты, открытие может стать настоящей революцией в строительстве и производстве, открывая новые горизонты для использования древесины в самых различных сферах. Основы техноло...
      1160
      Drozd 18 мая 10:48

      Японские генетики объяснили, как появились рыжие кошки

      Рыжие кошки давно привлекали внимание генетиков: большинство из них — самцы, среди самок такой окрас встречается значительно реже. Точку в этом вопросе поставили исследователи из Японии, обнаружив мутацию, отвечающую за рыжий окрас у домашних кошек. У трехцветных кошек X-хромосомы содержат два варианта гена ARHGAP36. В рыжих участках шерсти активная X-хро...
      308
      Drozd 17 мая 10:56

      Гравитация доказывает, что всё сущее нереально

      Британский физик Мелвин Вопсон, вдохновленный гипотезой шведского философа Ника Бострома о симуляции, представил свою уникальную интерпретацию устройства Вселенной. Его теория основывается на предположении, что информация обладает физической массой, а гравитация — это следствие существования цифровой Вселенной. Эта концепция предлагает радикально новый вз...
      1200
      Drozd 16 мая 10:42

      Забавные истории про "плацебо"

      1. В наушниках Beats есть специальные гирьки, которые их утяжеляют, чтобы выглядели более солидно. Этим создается иллюзия качества и прочности. Берешь в руки и думаешь — «вещь». 2. Устанавливаю на стадионах и концертных площадках акустические и видеосистемы большого размера и мощности. С нами работают специалисты от заказчика. Так вот, когда о...
      1458
      Drozd 15 мая 19:54

      Чем прошлое отличается от будущего и почему время течет в одном направлении?

      Возможно, это самая трудная загадка для науки. Но ученые предложили много заманчивых гипотез для ее объяснения Повседневный опыт говорит, что прошлое разительно отличается от будущего. Мы помним прошлое, а будущего не помним. Мы не в силах изменить прошлое. Пролив кофе на ноутбук, мы отчаянно хотели бы вернуться на миг назад и взять чашку аккуратнее, но увы. За...
      1452
      Drozd 14 мая 20:01

      Ученые раскрыли секрет долговечности древнеримского бетона

      Древние римляне славились своими инженерными достижениями, среди которых — акведуки и прочные бетонные сооружения. Многие из них, такие как Пантеон с его почти 2000-летним куполом, до сих пор сохранились в отличном состоянии. Ученые долгое время пытались понять, в чем секрет невероятной прочности римского бетона. Традиционно считалось, что его стойкост...
      3246
      Drozd 12 мая 20:58

      Чем овца отличается от козы?

      Каждый 12-й год в китайском лунном календаре посвящен животному, которое в мандаринском диалекте обозначается словом «янь». Для западного мира это стало поводом для споров: год Козы или Овцы? В Китае такой вопрос почти не возникает. «Янь» объединяет всех травоядных из подсемейства Caprinae, включая баранов, коз и овец. «Эта неопред...
      529
      Служба поддержи

      Яндекс.Метрика