Uma das tarefas mais interessantes da ciência moderna é desvendar os mistérios do universo. Sabe-se que tudo no mundo consiste em matéria ou substância. Mas, de acordo com as suposições dos cientistas, no momento do Big Bang, não apenas se formou a substância que compõe todos os objetos do mundo circundante, mas também a chamada antimatéria, antimatéria e, portanto, as antipartículas de importa.
Antipartícula do elétron
A primeira antipartícula cuja existência foi prevista e depois comprovada cientificamente foi o pósitron.
Para entender a origem dessa antipartícula, vale a pena consultar a estrutura do átomo. Sabe-se que o núcleo de um átomo contém prótons (partículas carregadas positivamente) e nêutrons (partículas que não têm carga). Elétrons circulam em suas órbitas - partículas com carga elétrica negativa.
Positron é a antipartícula do elétron. Tem uma carga positiva. Na física, o símbolo para um pósitron é assim: e+ (o símbolo usado para denotar um elétron ée-). Esta antipartícula aparece como resultado do decaimento radioativo.
Como um pósitron é diferente de um próton?
A carga do pósitron é positiva, então sua diferença do elétron e do nêutron é óbvia. Mas o próton, ao contrário do elétron e do nêutron, também tem uma carga positiva. Algumas pessoas cometem o erro de acreditar que um pósitron e um próton são essencialmente a mesma coisa.
A diferença é que um próton é uma partícula, uma parte da substância, matéria que compõe nosso mundo, que faz parte de cada núcleo atômico. O pósitron é a antipartícula do elétron. Não tem nada a ver com o próton, exceto com uma carga positiva.
Quem descobriu o pósitron?
Pela primeira vez, a existência do pósitron foi sugerida pelo físico inglês Paul Dirac em 1928. Sua hipótese era que uma antipartícula com carga positiva corresponde ao elétron. Além disso, Dirac sugeriu que, ao se encontrarem, ambas as partículas desapareceriam, liberando uma grande quantidade de energia no processo. Outra de suas hipóteses era que existe um processo inverso em que aparecem um elétron e uma partícula que são inversas a ele. A foto mostra os rastros de um elétron e suas antipartículas
Alguns anos depois, o físico Carl Anderson (EUA), fotografando partículas com uma câmara de nuvens e estudando seus rastros, descobriu vestígios de partículas semelhantes a elétrons. No entanto, as faixas tinham uma curvatura reversa do campo magnético. Portanto, sua carga era positiva. A razão entre a carga da partícula e a massa era a mesma que a de um elétron. Assim, a teoria de Dirac foi confirmada experimentalmente. Anderson deuEssa antipartícula é chamada de pósitron. Por sua descoberta, o cientista recebeu o Prêmio Nobel de Física.
O sistema acoplado de elétron e pósitron é chamado de "positrônio".
Aniquilação
O termo "aniquilação" é traduzido como "desaparecimento" ou "destruição". Quando Paul Dirac sugeriu que a partícula elétron e a antipartícula do elétron desapareceriam em uma colisão, era sua aniquilação que se pretendia. Em outras palavras, este termo descreve o processo de interação entre matéria e antimatéria, levando ao seu desaparecimento mútuo e à liberação de recursos energéticos durante esse processo. Como tal, a destruição da matéria não ocorre, ela apenas começa a existir de uma forma diferente.
Durante a colisão de um elétron e um pósitron, são produzidos fótons - quanta de radiação eletromagnética. Eles não têm carga nem massa de repouso.
Há também um processo inverso chamado "nascimento de um casal". Nesse caso, a partícula e a antipartícula aparecem como resultado de interação eletromagnética ou outra.
Mesmo quando um pósitron e um elétron colidem, a energia é liberada. Basta imaginar o que a colisão de muitas partículas com antipartículas levará. O potencial energético de aniquilação para a humanidade é inestimável.
Antipróton e antinêutron
É lógico supor que uma vez que a antipartícula do elétron existe na natureza, então outras partículas fundamentais deveriampossuem antipartículas. O antipróton e o antinêutron foram descobertos em 1955 e 1956, respectivamente. Um antipróton tem carga negativa, um antinêutron não tem carga. As antipartículas abertas são chamadas de antinucleons. Assim, a antimatéria tem a seguinte forma: os núcleos dos átomos consistem em antinucleons e os pósitrons orbitam ao redor do núcleo.
Em 1969, o primeiro isótopo de antihélio foi obtido na URSS.
Em 1995, o anti-hidrogênio foi desenvolvido no CERN (o laboratório europeu de pesquisa nuclear).
Obtendo antimatéria e seu significado
Como foi dito, as antipartículas do elétron, próton e nêutron são capazes de se aniquilar com suas partículas originais, gerando energia durante a colisão. Portanto, o estudo desses fenômenos é de grande importância para diversos campos da ciência.
A obtenção de antimatéria é um processo extremamente longo, trabalhoso e caro. Para isso, estão sendo construídos aceleradores de partículas especiais e armadilhas magnéticas, que devem conter a antimatéria resultante. A antimatéria é a substância mais cara até hoje.
Se a produção de antimatéria pudesse ser posta em funcionamento, então a humanidade estaria provida de energia por muitos anos. Além disso, a antimatéria poderia ser usada para criar combustível de foguete, pois, na verdade, esse combustível teria sido obtido simplesmente pelo contato da antimatéria com qualquer substância.
Ameaça de Antimatéria
Como muitas descobertas feitas pelo homem, a descoberta de antipartículas de elétrons e nucleons pode apresentar às pessoasuma séria ameaça. Todos conhecem o poder da bomba atômica e a destruição que ela pode causar. Mas o poder da explosão durante o contato da matéria com a antimatéria é colossal e muitas vezes maior que a força de uma bomba atômica. Assim, se um dia for inventada uma "antibomba", a humanidade se colocará à beira da autodestruição.
Que conclusões podemos tirar?
- O universo é feito de matéria e antimatéria.
- As antipartículas do elétron e dos nucleons são chamadas de "pósitrons" e "antinucleons".
- Antipartículas têm carga oposta.
- A colisão de matéria e antimatéria leva à aniquilação.
- A energia da aniquilação é tão grande que pode servir ao benefício de uma pessoa e ameaçar sua existência.
