• РЕГИСТРАЦИЯ

5 фактов об антиматерии

11 1413

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

    Почему так медленно двигается фронт?

    В блогосфере фигурирует три объяснения этому факту:Нас сделали слабыми, мы разучились воевать.Наверху ничего не знают, не понимают, ошибаются.Нас сливают, это договорняк.Данные версии м...

    США потеряли технологию обогащения урана

    А тем временем что-то вчера мне не спалось, полез я в интернеты, почитать - как вообще принципиально устроены эти самые газовые центрифуги, используемые для обогащения урана. А то там И...

    Ваш комментарий сохранен и будет опубликован сразу после вашей авторизации.

    0 новых комментариев

      Drozd 24 июня 10:46

      Козы на деревьях

      Коза – самое обычное животное и ее видом не удивить даже закоренелого городского жителя. Мирно пасущихся на лужайках коз можно встретить в любой российской деревне, да и в частном секторе города они тоже частенько попадаются на глаза. А вы когда–нибудь видели козу, сидящую на дереве? Думаете это анекдот? А это всего лишь Марокко.   Ма...
      808
      Drozd 23 июня 13:54

      Что заставляет собаку лаять на одних людей и спокойно себя вести в присутствии других

      Голова собаки работает совершенно не так, как голова человека. В вопросе собачьего восприятия важно помнить о двух основополагающих моментах: отсутствие у животного абстрактного мышления и особая роль слуха и обоняния собаки в деле познания окружающего мира. Именно на этих двух колоссах и стоит поведение питомца. Поступки собаки могут казаться человеку нелогичными...
      2168
      Drozd 21 июня 13:51

      7 распространенных заблуждений о том, что помогает в жару

      Вот 7 мифов о том, что помогает во время жаркой погоды. Как полагается, с последующим разоблачением! Миф 1. Холодные напитки охлаждают лучше Запотевшая бутылка газировки… Что может быть лучше в жаркий день? Ну разве что бокал мохито со льдом! Увы, специалисты категорически предостерегают против употребления сладких, а также алкогольных напитков в жару...
      1176
      Drozd 20 июня 21:55

      Чем живет беспощадный мир муравьев

      Колонии муравьев исчисляются миллиардами. Эти умные создания занимаются фермерством, строят сложные города, влияют на экосистемы и даже участвуют в ритуалах разных культур. Но муравьи не так безобидны: их эпичные сражения за территорию и химические атаки могут быть по-настоящему жуткими. Рассказываем, почему эти создания заслуживают внимания и уважения. Мура...
      2776
      Drozd 20 июня 13:43

      Почему таблетку-капсулу нельзя раскрывать?

      Пришлось сейчас выпить таблеточку и вот задумался, почему таблетки раньше были кругленькие без оболочек, а теперь вот такие. Ну наверное, чтобы там внутрь упаковать порошок, который лучше будет всасываться внутри человека. А если раскрыть эту капсулу и выпить порошок как раньше в пакетиках пили? Оказывается крайне не рекомендуется так делать и вот почему ... ...
      1060
      Drozd 17 июня 20:54

      Ученые обнаружили пятую фундаментальную силу

      Современная физика, опирающаяся на Стандартную модель, описывает четыре фундаментальные силы, которые управляют взаимодействиями в нашей Вселенной: гравитацию, электромагнитное взаимодействие, сильное и слабое ядерные взаимодействия. Эти силы определяют все — от движения планет до структуры атомов. Однако ученые давно подозревают, что за пределами нашего тек...
      2309
      Drozd 17 июня 13:50

      Как меняется тело человека в космосе?

      Космонавты – самые изученные люди в мире. За 61 год покорения космоса, его влияние на человеческий организм исследовали вдоль и поперек. Атрофия мышц, потеря чувства равновесия и проблемы с перераспределением жидкостей известны давно. Но как меняется тело на клеточном уровне? И что делают астронавты, чтобы вернуться домой здоровыми? Другой мир – ...
      698
      Drozd 17 июня 10:48

      Критический порог закисления океанов пройден пять лет назад

      Анализируя высокоточные океанографические данные, исследователи обнаружили, что некоторые участки мирового океана уже как минимум пять лет назад превысили планетарный предел закисления. Уровень насыщения арагонитом — минералом, от которого зависит выживание многих живых организмов, — в отдельных районах достиг тревожного показателя в 17% относительно д...
      498
      Drozd 16 июня 13:52

      Нейробиология цвета

      Американским домохозяйкам предложили попробовать кофе из четырех чашек. Рядом стояли коробки разных цветов: коричневого, синего, красного и желтого. Когда женщин попросили оценить напиток, результаты были такими: кофе возле коричневого коробка — слишком крепкий, желтого — слишком слабый, красного — ароматный и вкусный, синего — мягкий и при...
      617
      Drozd 11 июня 19:55

      Как на околосветовой скорости замедляется время?

      На большой скорости замедлится ход любых часов. Это и означает, что замедляется само время. Продемонстрируем это замедление в мысленном эксперименте. Установим на полу и на потолке земной лаборатории (высотой 30 м) по зеркалу. Между ними путешествует луч света. Каждый раз, когда свет отражается от зеркала — это «тик-так». В таких часах нечему ...
      881
      Drozd 10 июня 20:57

      Интересные вопросы про сложную физику

      Вот такие интересные вопросы. рассуждения и аналогии прочитал только что в интернете: 1. Для фотона вся жизнь — один миг Представьте, что вы — фотон, летящий от далёкой звезды. С вашей "точки зрения": Вы рождаетесь и мгновенно поглощаетесь (например, чьим-то глазом), даже если для земного наблюдателя ваш полёт длился миллиарды лет. Для ...
      962
      Drozd 10 июня 13:45

      Кофеин оказывает странное воздействие на мозг во время сна

      Новое исследование показало, что кофеин не просто мешает заснуть, но и изменяет активность мозга во время сна, приближая его к состоянию, которое может нарушить восстановительные процессы. Ученые из Монреальского университета (Канада) выяснили, что под действием кофеина мозг переходит в состояние, близкое к «критичности» — балансу между структурн...
      776
      Drozd 9 июня 20:55

      Тайна самого редкого красного бриллианта

      Один из самых редких и загадочных драгоценных камней на нашей планете — это Winston Red. Этот необычный бриллиант цветом “фантазийный красный” недавно стал объектом научного исследования. Оно позволило выяснить новые аспекты геологического происхождения уникального камня и его богатую историю. Красный бриллиант Натуральные красные брилли...
      1287
      Drozd 9 июня 10:56

      Почему шмель в теории летать не должен?

      Родилось такое утверждение в начале XX века, когда бурно развивалось самолетостроение. Ученые того времени применяли к насекомому условия полетов по законам аэродинамики (вычисления силы, предназначенной для подъема в воздух тяжеловесных лайнеров). Почему выбор пал на мохнатое насекомое? У шмеля относительно грузной массы тела маленькие по размеру крылышки. Это...
      1674
      Drozd 7 июня 10:51

      Глупые мифы о змеях

      Змеи – одни из самых загадочных обитателей нашей планеты. Первобытные охотники при встрече с любой змеей спешили спастись от нее бегством, зная, что всего один укус способен обречь на смерть. Страх помогал избежать укусов, но мешал узнать больше об этих таинственных созданиях. И там, где точных знаний не хватало, пробелы заполняли фантазии и домыслы, с векам...
      898
      Drozd 6 июня 10:41

      Физики впервые зафиксировали рождение света из вакуума

      Одним из наиболее захватывающих направлений в современной физике является изучение квантового вакуума. Так называется состояние с минимальной возможной энергией, как правило, не содержащее физических частиц. Состояние квантового вакуума долгое время считалось абсолютной пустотой. Непустая пустота Впрочем, согласно теории квантовой физики, это не совсем та...
      859
      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...
      642
      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...
      683
      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...
      1178
      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...
      722
      Служба поддержи

      Яндекс.Метрика