Dünyadaki en pahalı madde ama elinizin altında, dolaşık bilimkurgu ve bilimin ayna görüntüsü enerjisi.
Antimaddenin kendisi bilim kurgu değil, uygulamasının bir kısmı bilim kurgu
Evrenin ilk günlerinde gökbilimciler, evrenin tamamının kuark plazması olduğunu tahmin ediyorlardı, daha sonra daha düşük sıcaklıklarda ve yoğunluklarda, evren daha kararlı protonlara ve nötronlara sahipti. Ancak evren daha fazla soğuyana kadar, elektronlar ve pozitron çiftleri otomatik olarak üretilebilir.
Maddi bir dünyada yaşıyoruz çünkü madde miktarı antimaddeyi aşıyor. Madde ve antimadde? Ne garip bir kavram, antimadde nedir ve antimadde ile madde arasındaki ilişki nedir? Bu yazıda, antimadde ile ilgili birçok konuyu tartışacağız Öncelikle, antimaddenin var olduğundan emin olmalıyız. Birçok arkadaş antimadde hakkında konuştuğunda, bunun bilimkurgu olduğunu düşünüyor gibi görünüyorlar Aslında, antimadde gerçektir ve maddi dünyanın bir "aynası" gibidir.
Fizikçiler, evren doğduğunda madde ve antimaddenin eşit miktarlarda üretildiğini deneyler yoluyla keşfettiler. Madde ve antimadde parçacıkları etkileştiklerinde birbirlerini yok edecekler ve birbirlerini iptal edecekler, eğer durum buysa, evrenimizde enerjiden başka bir şey olmamalı. Ama tuhaf olan, maddi bir dünyada yaşıyor olmamızdır, maddenin antimaddeyi "yendiği" görülebilir. Bu dengesizliği açıklamak için fizikçiler, yükün tek-çift simetrisinin iptal davranışı olarak adlandırdıkları madde ve antimadde parçacıklarının davranışlarının asimetrisini aramaya başladılar.
Fizikçiler, antimadde yaratmak için dev bir parçacık çarpıştırıcısı kullandılar ve sonra onu incelemek için bu dev detektörü kullandılar.
Bilim insanları, on yıllardır kuarklar (atomların bileşenleri) ve antiparçacıkları arasındaki simetri kırılma davranışını tespit ettiler. Ancak bu karşılıklı yıkım yanıtı, antimaddenin evrende nasıl yok olduğunu açıklayamaz. Şimdi, fizikçiler bu sorunu açıklamanın umut verici başka bir yolunu buldular ve bu, antinötrinoların veya antihidrojen atomlarının davranışı arasındaki asimetri.
Uzaydan gelen yüksek enerjili parçacıklar olan kozmik ışınlar biçiminde az miktarda antimadde Dünya'ya düşmeye devam edecek. Bu antimadde parçacıkları atmosferimize metrekare başına birden 100'den daha az bir hızla ulaşıyor Fizikçiler ayrıca gök gürültülü fırtınalar üzerinde antimadde kanıtı gördüler.
Alfa deney sitesi, antimaddenin özelliklerini ölçmeyi amaçlayan Büyük Hadron Çarpıştırıcısının yanında yer almaktadır.
Aslında, antimadde sadece var olmakla kalmaz, her yerdedir. Örneğin muz antimadde üretir Muzlar 75 dakikada bir elektronun antimaddesine eşdeğer bir pozitron salgılar. Muz, potasyumun doğal izotopu olan az miktarda potasyum-40 içerir. Potasyum-40 bozunduğunda, zaman zaman bozunma sürecinde bir pozitron üretir. Vücudumuz ayrıca potasyum-40 içerir, bu da pozitronların vücudunuzdan da salınacağı anlamına gelir. Antimadde madde ile temas eder etmez kaybolur ve bu antimadde parçacıklarının yaşam süresi çok kısadır.
Antimadde nasıl yapılır ve korunur?
Modern bilim adamları tarafından gözlemlenen antimadde parçacıklarının esas olarak antinötrinolar ve antihidrojen atomları olduğunu söylemiştik.Nötrinolar, maddeyi oluşturan temel parçacıklardan biri olan çok hafif temel parçacıklardır. Bu nötrinolar herhangi bir maddeden geçebilir ve tespit edilmesi ve doğru olarak incelenmesi zordur. Şimdi bilim adamları elektron nötrinoları, müon nötrinoları ve tau nötrinoları olmak üzere üç tür nötrino olduğunu keşfettiler. Bu zor nötrinoları incelemek için bilim adamları, müon nötrinolarının ve müon antinötrinolarının alternatif lazer ışınlarını kullanarak deneyler yaptılar.Bu iki değişim nötrinoları J-PARC Araştırma Merkezi tarafından üretildi. Parçacık hızlandırıcılardan.
Bu, antimadde atomları üretmek için pozitronları ve antiprotonları birleştirmek için kullanılan bir cihazdır.
J-PARC tarafından yayılan nötrino veya antinötrino ışınının küçük bir kısmı tespit edildi Fizikçiler, Süper Kamioka Nötrino Dedektöründe 50.000 ton saf suyun önlenmiş ışık modunu kullandılar. 1000 metre derinliğindeki terk edilmiş bir maden kuyusunda yeniden inşa edildi. Nötrinolar her şeye nüfuz edebilse de, penetrasyon davranışları zaman alır. Bu nedenle, nötrino penetrasyonu sürecinde bilim adamları, bazı müon nötrinolarının ve antinötrinoların salınım sürecinin başka bir madde formuna dönüşerek elektron nötrinolarına dönüştüğünü keşfettiler.
Bu nedenle deneylere göre, nötrinolar ve ilgili anti-nötrinoların farklı davranışları olması çok muhtemeldir.Bu, madde ve antimadde arasındaki asimetriyi açıklamak için bir yön sağlar.Bu gözlemler, evrendeki gizemli antimaddeyi de açıklayabilir. Nasıl kayboldu.
Pennsylvania Eyalet Üniversitesi tarafından geliştirilen antiproton koruma tuzağı
Fizikçiler için küçük bir antimadde bile değerli bir hediyedir. Maddeyi karşılık gelen antimaddeyle karşılaştırarak, parçacık fiziğinin standart teorik modelinin temel simetrisini test edebilir ve gelecekte yeni fiziğin yönünü bulabilirler. Bununla birlikte, bu hediyeyi paketlemek gerçekten çok zordur, antimadde yapmakla karşılaştırıldığında, onu saklamak daha zordur.
Bir süre önce, Avrupa Parçacık Fiziği Laboratuvarı'ndaki fizikçiler tek bir antihidrojen atomunu bir manyetik tuzağa başarıyla hapsettiler.Tüm işlem 170 milisaniye sürdü ve ardından fizikçiler depolamayı 38 kez tekrarladı. Sadece 170 milisaniye olmasına rağmen, fizikçiler hala kendinden geçmiş durumda, çünkü beş yıllık sıkı çalışma 170 milisaniyelik "paketleme" içindir.
Super Kamioka dedektörü, 50.000 ton ultra saf su ile doldurulmuş ve 13.000 dedektörle kaplı, 40 metre yüksekliğinde, 40 metre çapında bir su tankıdır.
Daha sonra, fizikçiler çarpışma yörüngesine 38 antiproton pozitron göndermeyi başardılar ve bunun sonucunda antihidrojen atomları, saniyenin onda üçü boyunca manyetik tuzakta kaldı. Şimdi, fizikçiler değiştirilmiş cihazı antihidrojen atomlarını 16 dakika tutmak için kullanabilir. 16 dakika, antihidrojen atomuna, bir partikül veya atomun ulaşabileceği en kararlı durum olan temel durumuna stabilize olması için yeterli süre verebilir.
Dünyadaki en pahalı madde - büyük ölçekte uygulanması zor
Antimaddenin uzun süre depolanması ve kitlesel olarak antimadde üretimi için saklanması uygulamadaki en büyük problemdir.Şu anda antimadde gram başına yaklaşık 62.5 trilyon ABD doları fiyatıyla gezegendeki en pahalı maddedir. Fizikçiler, antimaddeyi yakalayan ekipmanı geliştirmenin, antimadde fiyatını mikrogram başına yaklaşık 5.000 $ 'a düşüreceğini tahmin ediyorlar (1 mikrogram, 0.000001 grama eşittir). Yani fizikçiler antimadde partiküllerinin üretimini artırıyorlar Örneğin, fizikçiler son zamanlarda Fermilab'daki enjektörü geliştirdiler, bu da çıktıyı yılda 1,5 ng'den 15 ng'ye (1 ng) 10 kat artırdı. 0.000000001 grama eşittir). İlginçtir ki, insanlar tarafından üretilen tüm antimadde bir fincan çay yapmaya yetmiyor ...
Antimaddenin kendisi bilim kurgu değildir, ancak bazı antimadde uygulamaları bilim kurgu kategorisine girer. Antimadde, insanlar için mevcut olan en güçlü potansiyel enerji olarak kabul edilir.Antimaddenin bazı bilim kurgu uygulamalarını bilim kurgu filmlerinde ve TV şovlarında sık sık duyarız. Aslında, geçen yüzyılda fizikçiler, ister gelecekteki uygulamalar ister gerçek uygulamalar olsun, antimadde uygulamasını inceliyorlar.
O zamanlar, bazı fizikçiler, ellerinde tutacak kadar küçük antimadde bombaları veya antimadde motorlarına dayalı keşif uçakları gibi antimaddenin askeri kullanımlarını ciddi olarak değerlendirdiler. Fizikçiler, her 1 gram antimaddenin 23 uzay mekiği tarafından yayılan tüm enerjiye eşdeğer olduğunu hesapladılar. İtici güç olarak sadece onlarca gram antimadde ile, insanlar uzay aracında güneş sistemi etrafında dolaşabilirler.
Bu, Alzheimer hastalığının PET görüntüsüdür Görüntüde, beyaz ve kırmızı, en yüksek glikoz kullanımına sahip beyin bölgelerini temsil ederken, yeşil ve mavi, metabolizması düşük beyin bölgelerini temsil etmektedir.
Karşımadde ve maddenin iptalinden kaynaklanan enerji, güç itme gücü için nihai enerji kaynağı olarak kabul edilir. Ancak az önce bahsettiğimiz gibi şu anki antimadde çıktısı çok sınırlı ve verimi son derece düşük.Ayrıca antimadde üretim maliyeti de çok yüksek olduğu için son dönemde antimaddeyi enerji destekleme işlerinde kullanamıyoruz.
Antimadde sadece bir bilim kurgu uygulaması mı? Aslında hayır Örnek olarak hastanelerde PET taramalarını ele alalım Bu en yaygın antimadde uygulamasıdır. PET'teki P, aslında bir atom altı antimadde parçacığı olan pozitron anlamına gelir. Doktorlar beyne pozitron enjekte etmek ve pozitronlar normal maddelerdeki elektronlarla karşılaştığında üretilen gama ışınlarını gözlemlemek için pozitron emisyon tomografisini kullanırlar. İkisi birbirini yok eder, normal beyinden farklı bir ışık paterni yayarak anormal sinir alanlarını ortaya çıkarır.
Bu, antimadde yapmak için de kullanılabilen ağır bir iyon çarpıştırıcısıdır.
Günümüzde, antimaddenin karmaşık depolama ve üretim yöntemleri ve yüksek maliyet nedeniyle, çoğu antimadde deneyi hala laboratuvar aşamasındadır. Bununla birlikte, şimdilik, antimadde, evrendeki temel parçacıkları ve evrenin evrimini anlamamız için bir anahtardır.Evrenin ilk zamanlarında ve hatta Büyük Patlama anında parçacıkların durumunu ortaya çıkarmamıza ve çoklu fizik modellerini zenginleştirmemize yardımcı olabilir. Gelecekte, antimadde ile madde arasındaki tek çift simetri yükü de büyük bir kullanım değerine sahip olacak ve antimaddenin kendisi de iyi biliniyor.
