По следите на изчезналата антиматерия
7276 прегледа
0 Коментара
Какво знаем за антиматерията и какви усилия се полагат за откриването й
Според физичните уравнения във Вселената би трябвало да има равенство между материя и антиматерия. Количеството материя обаче е преобладаващо – небесните тела, звездите, галактиките са от материя. Животинският и растителният свят също се състои от материя, противно на твърденията в модерните теории. При Големия взрив и появата на Вселената тя е била от равни пропорции материя и антиматерия. Но милиарди години след него, ние виждаме, че в Космоса е пълно с материя. По някакъв необясним начин в природата се е формирала по-малко антиматерия. А когато частица антиматерия се сблъска с материална такава, то двете се ликвидират и се трансформират в енергия. Странно е тогава, къде се намира антиматерията и защо не я откриваме?
Първата поява на идеята за аниматерия идва от 1928 г. Принос за нея има Пол Дирак, който работи върху модела на водородния атом, опитвайки се да обедини теорията на относителността на Айнщайн и учението за квантовата механика. Той открива, че може да съществува частица, която е копие на електрона, но зарядът й е положителен, а не отрицателен. Впоследствие Карл Андерсън открива известни доказателства за същото, а след като събира необходимите данни, кръщава антиелектроните позитрони.
От там насетне антиматерията се счита за част от света на физиката и научната фантастика. Предполага се, че някъде във Вселената има звезди и галактики от антиматерия, но никой все още няма точен отговор по този въпрос. Руският космолог Алексей Старобрински споделя една идея, която може би дава някакво обяснение на нещата. Той говори за космическа инфлация – рязко разширение на Вселената веднага след Големия взрив, което е довело до неравномерно разпределяне. А звездите, които са от антиматерия, може би блестят с познатата светлина, която наблюдаваме от звездите от материя.
Търсенето на антиматерия продължава. Преди около 10 години американският професор Гари Стайгман предлага при сливането на два галактични купа да се засече дали се излъчва по-мощно количество рентгенови и гама-лъчи, ако се допусне, че при единия звездите са от материя, а при другия – от антиматерия. Астрономите са открили засега единствено малък разреден облак от антиматерия в Млечния път, намиращ се около центъра на Галактиката. Според спътника INTEGRAL облакът не е в самия център на Млечния път, обикаля около звезди, които са с мощно рентгеново лъчение. От това могат да се съставят изводи, че антиматерията не се дължи на раждането на Вселената, а самите звезди раждат протони. Звездното вещество се засмуква от черна дупка, откъсва се, а процесите, които са силно заредени с енергия водят до създаването на антиматерия.
В началото на 20-ти век Виктор Хес – австрийски физик, прави експерименти с излитания на балон с горещ въздух. Понеже се смята, че броят частици би трябвало да намалява с увеличаване на надморската височина, допуска се, че радиоактивното лъчение се дължи на елементи в земните скали. Хес проверява твърдението. Оказва се обратното – количеството частици се увеличава с височината. Физиците са изненадани и отдават лъчението на Слънцето, а Хес се заема да направи нови тестове, за да го потвърди или отрече. По време на пълно слънчево затъмнение той се качва на балона и вижда резултатите, след което решава, че потокът заредени частици идва от далечния Космос. Започват изследвания на космическите лъчи и през 1936 г. в тях са открити позитрони, а днес вече и в лаборатория можем да ги създадем.
Преломен миг може да се окаже, ако се натъкнем на антивъглеродно ядро във Вселената, което ще е знак, че съществуват звезди от антиматерия. Такава научна революция засега изглежда непосилна, но преследването на първична антиматерия не е секнало. Може би има съществена разлика в поведението на материята и антиматерията, която се крие в слабо ядреното взаимодействие. То е една от четирите сили в природата, като останалите са гравитацията, електромагнитното и силното ядрено взаимодействие. В детектора на Големия адронен колайдер в ЦЕРН също се провеждат наблюдения, които го потвърждават.
Резултатите са тотално объркващи и всичко изглежда по напълно различен начин. Вселената би следвало наполовина да е от антиматерия, но теорията явно се разминава, защото сега тя се смята, че не е повече от масата на една галактика. Все пак в експериментите са включени само един вид субатомни частици – кварките, изграждащи атомните ядра. Разбира се, има и други частици, като лептоните, част от които са и електроните. Ако опитите бъдат приложени върху тях, може и да не се забележи разминаване между теорията и наблюденията. Само времето ще покаже, защото загадката си остава неразбулена.
Според физичните уравнения във Вселената би трябвало да има равенство между материя и антиматерия. Количеството материя обаче е преобладаващо – небесните тела, звездите, галактиките са от материя. Животинският и растителният свят също се състои от материя, противно на твърденията в модерните теории. При Големия взрив и появата на Вселената тя е била от равни пропорции материя и антиматерия. Но милиарди години след него, ние виждаме, че в Космоса е пълно с материя. По някакъв необясним начин в природата се е формирала по-малко антиматерия. А когато частица антиматерия се сблъска с материална такава, то двете се ликвидират и се трансформират в енергия. Странно е тогава, къде се намира антиматерията и защо не я откриваме?
Търси се антиматерията
Първата поява на идеята за аниматерия идва от 1928 г. Принос за нея има Пол Дирак, който работи върху модела на водородния атом, опитвайки се да обедини теорията на относителността на Айнщайн и учението за квантовата механика. Той открива, че може да съществува частица, която е копие на електрона, но зарядът й е положителен, а не отрицателен. Впоследствие Карл Андерсън открива известни доказателства за същото, а след като събира необходимите данни, кръщава антиелектроните позитрони.
От там насетне антиматерията се счита за част от света на физиката и научната фантастика. Предполага се, че някъде във Вселената има звезди и галактики от антиматерия, но никой все още няма точен отговор по този въпрос. Руският космолог Алексей Старобрински споделя една идея, която може би дава някакво обяснение на нещата. Той говори за космическа инфлация – рязко разширение на Вселената веднага след Големия взрив, което е довело до неравномерно разпределяне. А звездите, които са от антиматерия, може би блестят с познатата светлина, която наблюдаваме от звездите от материя.
Търсенето на антиматерия продължава. Преди около 10 години американският професор Гари Стайгман предлага при сливането на два галактични купа да се засече дали се излъчва по-мощно количество рентгенови и гама-лъчи, ако се допусне, че при единия звездите са от материя, а при другия – от антиматерия. Астрономите са открили засега единствено малък разреден облак от антиматерия в Млечния път, намиращ се около центъра на Галактиката. Според спътника INTEGRAL облакът не е в самия център на Млечния път, обикаля около звезди, които са с мощно рентгеново лъчение. От това могат да се съставят изводи, че антиматерията не се дължи на раждането на Вселената, а самите звезди раждат протони. Звездното вещество се засмуква от черна дупка, откъсва се, а процесите, които са силно заредени с енергия водят до създаването на антиматерия.
В началото на 20-ти век Виктор Хес – австрийски физик, прави експерименти с излитания на балон с горещ въздух. Понеже се смята, че броят частици би трябвало да намалява с увеличаване на надморската височина, допуска се, че радиоактивното лъчение се дължи на елементи в земните скали. Хес проверява твърдението. Оказва се обратното – количеството частици се увеличава с височината. Физиците са изненадани и отдават лъчението на Слънцето, а Хес се заема да направи нови тестове, за да го потвърди или отрече. По време на пълно слънчево затъмнение той се качва на балона и вижда резултатите, след което решава, че потокът заредени частици идва от далечния Космос. Започват изследвания на космическите лъчи и през 1936 г. в тях са открити позитрони, а днес вече и в лаборатория можем да ги създадем.
Революцията – ще настъпи ли?
Преломен миг може да се окаже, ако се натъкнем на антивъглеродно ядро във Вселената, което ще е знак, че съществуват звезди от антиматерия. Такава научна революция засега изглежда непосилна, но преследването на първична антиматерия не е секнало. Може би има съществена разлика в поведението на материята и антиматерията, която се крие в слабо ядреното взаимодействие. То е една от четирите сили в природата, като останалите са гравитацията, електромагнитното и силното ядрено взаимодействие. В детектора на Големия адронен колайдер в ЦЕРН също се провеждат наблюдения, които го потвърждават.
Резултатите са тотално объркващи и всичко изглежда по напълно различен начин. Вселената би следвало наполовина да е от антиматерия, но теорията явно се разминава, защото сега тя се смята, че не е повече от масата на една галактика. Все пак в експериментите са включени само един вид субатомни частици – кварките, изграждащи атомните ядра. Разбира се, има и други частици, като лептоните, част от които са и електроните. Ако опитите бъдат приложени върху тях, може и да не се забележи разминаване между теорията и наблюденията. Само времето ще покаже, защото загадката си остава неразбулена.
