Материал портала ядерных знаний BelNET
статья/документ по запросу ресурса "1643"
Рекомендуем прочесть научно-популярную статью "What is annihilation?" - "Что такое аннигиляция?".
В физике элементарных частиц «аннигиляция» — это трансформация. Аннигиляция происходит, когда частица материи встречается с соответствующей частицей антиматерии. По другую сторону процесса аннигиляции возникает новая пара частица-античастица или они могут полностью преобразоваться в фотоны, несущие электромагнитную энергию. Руководит этой реакцией принцип, согласно которому энергия не может быть создана или уничтожена, описываемый уравнением E=mc2. Но масса — не единственная форма энергии. Есть также кинетическая энергия связанная с движением и и электромагнитная энергия в форме фотонов. Когда две частицы подвергаются аннигиляции, энергия того, чем они становятся, должна быть такой же, как энергия исходной пары. Изобразим два больших шара для боулинга. Если они аннигилируют и превратятся в два бильярдных шара, то эти шары должны двигаться очень быстро и иметь много кинетической энергии, чтобы компенсировать разницу в массе. Понимание аннигиляции началось в 1928 году, когда британский физик Пол Дирак предсказал существование антиматерии. Он разрабатывал уравнение для описания движения электрона, когда заметил что его уравнение работало так, как предполагалось, для описания частицы со всеми свойствами электрона, но также и могло работать, если бы все эти свойства были умножены на -1. Четыре года спустя американец Карл Андерсон наблюдал предсказанную Дираком частицу — позитрон. Андерсон использовал камеру Вильсона — устройство, которое позволяло ему видеть ионизирующие субатомные частицы невооруженным глазом — для наблюдения за высокоэнергетическими космическими лучами, которые постоянно бомбардируют Землю из космоса. Андерсон заметил необычную частицу, пробирающуюся через камеру Вильсона. Он обладал теми же свойствами, что и электрон, но то, как он изгибался в магнитном поле, подразумевало, что он имеет положительный заряд. В 1933 году, физики заметили, что когда позитрон выходит из космических лучей в камере Вильсона, он всегда сопровождается электроном, движущимся по спирали в противоположном направлении из той же точки. В этом процессе, получившем название «производство пар», электромагнитное излучение преобразуется в пару частица-античастица. Физики начали искать обратный процесс, в котором электроны и позитроны могли бы превращаться в энергию. К середине 30-х несколько групп экспериментально наблюдали этот процесс - аннигиляцию. Поскольку ученые видели, что всякий раз, когда энергия превращается в материю, появляется такое же количество антиматерии, то Вселенная должна быть заполнена равным количеством материи и антиматерии или просто морем фотонов, оставшихся после аннигиляции материи и антиматерии. Но по непонятным причинам наша Вселенная оказалась с дисбалансом. То есть если во Вселенной есть один грамм материи, должен быть один грамм антиматерии. Но мы просто видим целую кучу материи и почти никакой антиматерии. Аннигиляция происходит постоянно. Андерсон наблюдал космические лучи, когда впервые увидел позитрон. Эти и другие высокоэнергетические астрономические явления превращают энергию в равные количества материи и антиматерии. Но в нашей наполненной материей Вселенной одинокие античастицы быстро находят ответные материальные частицы и аннигилируют обратно в фотоны. Аннигиляция происходит не только в космосе. На Земле атомы калия, обнаруженные во всех растительных и животных тканях, особенно в богатых калием бананах, иногда производят позитроны в результате радиоактивного распада. Ученые выяснили, как производить антивещество в лаборатории. Более чем за полвека ученые ускорительных лабораторий - ЦЕРН и DESY в Европе, а также Фермилаб в США получили его. Ускорители - Большой электронно-позитронный коллайдер в ЦЕРНе и Тэватрон в Фермилабе, пропускали друг через друга пучки материи и антиматерии, чтобы высвобождать энергию посредством аннигиляции. Загрузить:
|
Вход, регистрация
