Материя наоборот


Физики научились получать в лаборатории большое количество антивещества

Художественное представление о появлении "обычной" и антиматерии. Изображение с сайта livefromcern.web.cern.ch Перед запуском Большого адронного коллайдера многие опасались, что при его работе образуется антиматерия, которая уничтожит материю обычную. Вскоре после старта коллайдер сломался, и пока он на ремонте, Земля в безопасности. Но некоторые ученые не оставляют попытки получить антиматерию у себя в лаборатории и даже добиваются некоторых успехов. Например, в ноябре 2008 года физики из Ливерморской национальной лаборатории Лоуренса заявили о том, что им удалось разработать технологию получения большого количества антивещества.

Вместо того чтобы испугаться, остальные физики, скорее всего, обрадуются новому способу получения смертоносной субстанции. Так стоит ли бояться антипода материи, и зачем физики так упорно стремятся получить его?


Почти так же, но наоборот

Все началось в 1928 году, когда британский физик Поль Дирак в результате теоретических рассуждений пришел к выводу, что у электрона — элементарной частицы с отрицательным электростатическим зарядом — должен быть положительно заряженный брат-близнец. В 1932 году существование положительно заряженного электрона было подтверждено экспериментально. Первая открытая частица антивещества получила название позитрон (реже употребляют термин антиэлектрон).

В 1955 году был открыт антипод протона — антипротон, и в конце концов физикам стало ясно, что каждой частице «обычного» вещества соответствует частица антивещества. Элементарные составляющие материи и антиматерии имеют практически одинаковые характеристики за исключением заряда. Нейтральные частицы и античастицы (например, нейтрон и антинейтрон), очевидно, нельзя отличить друг от друга по знаку заряда, однако они все же являются разными частицами. Нейтральные частицы состоят из кварков, а нейтральные античастицы — из антикварков.

Многие опасаются, что создание антивещества может угрожать безопасности планеты. Чтобы понять, обоснованы ли эти страхи, можно подсчитать, сколько антиматерии необходимо для создания бомбы, аналогичной той, которая разрушила Хиросиму. Ее мощность составляла 20 килотонн в тротиловом эквиваленте. При взрыве бомбы выделилось 20х4,2х1012 килоджоулей энергии. При взаимодействии одного грамма вещества с одним граммом антивещества выделяется 1,8х1014 Джоулей. В тротиловом эквиваленте это составляет 42,8 килотонн. То есть, для создания бомбы, разрушившей Хиросиму, необходимо всего полграмма антиматерии. С той скоростью, с которой ученые сейчас получают антивещество, для синтеза этого количества необходимо около двух миллиардов лет.

Еще один способ понять, имеем ли мы дело с частицами вещества или антивещества — это привести их в соприкосновение. Если они принадлежат к одному типу материи, то ничего особенного не произойдет. А вот если некоторые из частиц являются частицами, а другие — античастицами, то при контакте все они исчезнут с выделением большого количества энергии. Точнее, не большого, а ровно такого, какое предсказывает уравнение Эйнштейна E=mc2.

Эта особенность антивещества сильно затрудняет его получение и хранение. Тем не менее, в 1995 году специалистам из Европейского центра ядерных исследований (CERN) удалось создать антиводород. Атомы «обычного» водорода состоят из одного протона и одного электрона. Это самые простые из существующих атомов. Атом антиводорода состоит из отрицательно заряженного антипротона, вокруг которого вращается положительно заряженный позитрон. Сталкивая антипротоны с атомами ксенона в течение трех недель, физикам удалось получить девять атомов антиводорода, каждый из которых просуществовал около сорока миллиардных долей секунды, после чего аннигилировал (разрушился), столкнувшись с «обычными» атомами.

В 2002 году две группы ученых получили тысячи атомов антиводорода, «стравливая» позитроны и антипротоны, удерживаемые магнитными ловушками. Еще позже физики научились производить миллионы антиатомов. Каким бы огромным ни было число миллион, миллион атомов антиводорода — это очень-очень мало. Скажем, чтобы надуть обычный воздушный шарик антиводородом, необходимо десять миллионов триллионов таких антиатомов (один с 19 нулями).

Физики из Ливерморской национальной лаборатории под руководством Хуэй Чен (Hui Chen) разработали технологию получения сотен миллиардов античастиц. Правда, они создавали позитроны, а не целые атомы, но все равно увеличение числа получаемых античастиц на несколько порядков (а именно это утверждают авторы исследования) — это пусть маленький, но все же шаг вперед. Источником позитронов служили золотые пластины, на которые воздействовали лазерным лучом.

Коротокоимпульсный лазер высокой интенсивности испарял атомы золота и ионизировал их. В образовавшемся облаке плазмы ускоренные электроны сталкивались с ядрами золота. При этом образовывалось множество частиц, в том числе, позитроны.

Методы выбивания античастиц из металлических мишеней существуют давно. Новизна данной технологии заключается в использовании золотых пластин толщиной около миллиметра и применении короткоимпульсного лазера. Обычно ученые используют металлические мишени толщиной с лист бумаги, однако более толстые пластины, по словам исследователей, которые сначала смоделировали будущий эксперимент на компьютере, «дают» больше позитронов. Короткоимпульсный мощный лазер позволяет сконцентрировать энергию не только в пространстве, но и во времени.

Чен и коллеги фиксировали образование позитронов с помощью обычного детектора электронов, настроенного на регистрацию частиц с другим знаком заряда. Согласно оценкам ученых, всего во время их эксперимента «родилось» более ста миллиардов позитронов. Если результаты физиков подтвердятся, то новая технология действительно позволяет получать намного больше античастиц, чем предыдущие аналоги.

Все пропало

Зачем физики тратят столько усилий для получения этой непонятной антиматерии? Как это ни странно, но одной из причин является ее отсутствие в окружающем нас мире. Антивещества почти нет не только на Земле или в Солнечной системе, но также и на далеких звездах. Этот факт не дает покоя физикам, так как согласно существующим теориям, во время Большого Взрыва должно было образоваться примерно поровну частиц материи и антиматерии.

Однако это означает, что читатель сейчас не может смотреть в монитор, так как ни читателя, ни монитора не должно существовать. Все антивещество должно было бы прореагировать со всем веществом, при этом выделилось бы огромное количество энергии, но число образовавшихся частиц было бы недостаточным для создания галактик, звезд, планет и людей.

Означает ли присутствие читателя перед монитором, что во время Большого Взрыва образовывалось преимущественно вещество, а не антивещество? Вероятно, нет. В настоящее время ученые придерживаются мнения, что в окружающей нас Вселенной материи значительно больше, чем антиматерии по причине того, что законы физики для них не совсем одинаковы. При высоких энергиях частицы как вещества, так и антивещества «любят» превращаться друг в друга. Кварки могут превращаться в позитроны, а антикварки в электроны и наоборот (на самом деле, все несколько сложнее, и, например, электроны или позитроны не прямо образуются из кварков, а испускаются при взаимодействии кварков или антикварков). Неравноценность физических законов для материи и антиматерии проявляется в том, что в молодой Вселенной преимущественно происходили процессы превращения позитронов в кварки, а не электронов в антикварки. Однако для окончательного принятия этой теории не хватает экспериментальных доказательств, и именно поэтому физики стремятся получить антиматерию в своих лабораториях.

Помимо желания узнать, как развивались события вскоре после Большого Взрыва и куда подевалась вся антиматерия, исследователям просто интересно сталкивать между собой частицы и античастицы. Дело в том, что при их аннигиляции не только выделяется энергия, но также происходит образование некоторых новых частиц (так как масса и энергия неразрывно связаны между собой через уже упоминавшееся уравнение Эйнштейна). Физики очень любят изучать новые частицы, и их любопытству мы обязаны строительством ускорителей, в которых частицы сталкиваются друг с другом на огромной скорости. Будем надеяться, что кризис не помешает ремонту самого большого из них, и у физиков вновь появится их любимая игрушка.

lenta.ru




46 комментариев к записи “Материя наоборот

  1. Боги на Олимпе…
    —Пап, а пап, а давай я с коллайдером поиграюсь
    —Нет сынок, нельзя, с ним еще ученые не поигрались….
    —А давай я хоть дыру черную создам.
    —А вот это можешь проблем……

    Ответить на этот комментарий

  2. Вот это люди гонят! материя, антиматерия, большой взрыв блин — это всё просто глупая теория! недоказанная! Какие ещё миллиарды лет?! Как тогда жизнь зародилась? из водорода и остывшего камня? Эти «учёные» — АЦТОИ, потому что верят что произошли от обезьяны.

    Ответить на этот комментарий

    | Ольга ответил :

    Хорошо, эта теория не верна, Расскажите свою. Может она действительно интересней. P.S. и приведите хотя бы пару доказательств своей теории…

    Ответить на этот комментарий

    | LOL ответил :

    1. Теория даривинизма давно уже отброшена как несостоявшаяся учеными Запада, у нас кроме этой теории люди 75 лет ничего вообще ничего не знали. И на вопрос как произошло человечество кроме как от обезьяны никто ответить не может. Гугль в помощь, научное опровержение дарвинизма и несколько теорий (поддчеркиваю теорий) возникновения жизни. Но тот кто действительно ищет истину, в конце концов приходит к тому что есть некое высшее начало, которое принято называть Богом. Насчет доказательств что Бог есть или Его нет. Представьте себе огромный футбольный стадион и вот докажите что на стадионе нет мужика в серой футболке, красных туфлях и черных джинсах. Тот факт что вы его не видите ничего не говорит, и как научное доказательство использоваться не может. Так вот начнем с того, что доказать что Бога нет просто невозможно, причем это говорит сам атеизм. Спросите любого из них, как узнать что Бога нет (ведь это их теория)? Так вот как убедиться что Бог есть, можно. Если интересно как пишите.

    Ответить на этот комментарий

    | Иван ответил :

    1. нужно было учиться ОБУЧАТЬСЯ.
    2. нужно прислушиваться к чужому мнению
    3. нужно и вам Виктор слезть с дерева (все слезли уже пару лимив лет назад ,догоняйте а то так помрёте обезьяной )

    Ответить на этот комментарий

    | emikle ответил :

    Молодой чел!
    Вы хотя бы не допускайте опечаток в дискуссии.
    Иначе доверие к Вашему мнению падает весьма…

    Ответить на этот комментарий

    | человек ответил :

    эти ученые — они не _верят_, они _знают_
    а ты можешь продолжать верить, существо

    и таки да, мы произошли
    а ты еще, видать, в процессе
    успехов

    Ответить на этот комментарий

  3. Виктор, действительно можно все доказать фразой «так хотел Господь», но это же глупо и ненаучно! Эти, как Вы выразились, «АЦТОИ» и пытаются узнать: что,когда и почему. Если вы настолько ограничены умом, чтобы утверждать только «такое» — не читайте этот блог.

    Ответить на этот комментарий

    | LOL ответил :

    «..видимо так хотел того Господь..» — ответ Эйнштейна на вопрос журналистов почему по его мнению существует дуальная теория света описывающая природу света с совершенно противоположных позиций.

    Насчет интеллекта Эйнштейна спорить не будем же правда ? Да, кстати 99% великих ученых — верующие люди, назвать их темными язык не поворачиваеться. И еще — физические законы мы говорим ученые ОТКРЫВАЮТ (ОПИСЫВАЮТ), но уж точно не создают. И поверить в атомный бульйон и теорию эволюции, так же нелепо как в то что на авторазборке за милионы лет хаотического движения может сложиться сам по себе Порше последней модели. Вера в Бога — это утверждение что человек создан для вечной жизни, и смерть это не конец. Атеизм утверждает что Бога нет, соответственно человек живет только до смерти (микроскопический промежуток времени в истории).

    Ответить на этот комментарий

    | skeptik_472 ответил :

    Если под великими учёными подразумевать тех, кто жил до начала 20-го века, то статистика верная. Ничего удивительного — в те времена почти все были верующими. А если посмотреть статистику на сегодняшний день, то среди академиков процент верующих будет самый низкий.

    Ответить на этот комментарий

  4. Еще один заболевший православием головного мозга

    Ответить на этот комментарий

    | Иван ответил :

    я попросил бы вас не путать ПРАВОСЛАВИЕ с христианством. в отличии от зомбированого христьянина ПРАВОСЛАВНЫЕ люди всегда интересовались и изучали окружающий их мир.собственно в православии и есть итоки науки. для вашего НЕзаболевшего мозга будет полезным знать ПРАВОСЛАВИЕ- ПРАВЬ СЛАВИТЬ тоесть жиить правдой , если вы еще помните что это такое.

    Ответить на этот комментарий

    | aleks ответил :

    хотелось бы вас поправить как вы пишите ПРАВОСЛАВНЫЕ также католики это и есть христиане и апять-же те христеане о которых говорите вы это истоки из христеанства,примерно гдето так если это дойдет к вам

    Ответить на этот комментарий

    | LOL ответил :

    Чему учит ПРАВОСЛАВИЕ ?? Что значит быть христианином ? Прежде чем быть против него может разберитесь против чего вы выступаете ? Получаеться вы против сами не знаете чего, просто вам так хочеться. И вам все равно что такое православие, то ли секта сатанистов, то ли сообщество людей в основе которого лежит утверждения люби ближнего своего как самого себя, не делай и не желай другим того что не хотел бы себе и т.п. Против чего тут выступать ?? Другими словами вы за тех людей которые вас могут избить, ограбить, нахамить и т.п. Разве это не легкомысленно ?? Или извиняюсь уровень вашего познания о религии состоит в том, что верующий это бабушка в белом платочке, которая креститься на компьютеры и проклинает телевизоры ??? Хочу вас огорчить это не так. Откройте биографии известных писателей, ученых, художников, врачей и т.п. почти все они верующие люди.

    Ответить на этот комментарий

  5. всем советую послушать Firelake — Dirge of the planet:

    Dirge for the Planet

    Miraculous crystal
    Given by stars
    I can foresee the future
    In fabulous glass
    Lie spilt on the caves
    Mock scribbled on us
    Earth’s doom day is close

    Dancing on the ashes of the world
    I behold the stars
    Heavy gale is blowing to my face
    Rising up the dust
    Barren lands are desperate to blossom
    Dark stars strive to shine
    I still remember the blue ocean
    In this dying world

    The seas overdumped
    The rivers are dead
    All planet’s cities turned a deserted land
    Annihilation declares its day
    Life slowly
    Utters me “remain”

    Dirge for the planet
    Dirge for the Earth

    Dirge for the planet
    Dirge for the Earth

    Dancing on the ashes of the world
    I behold the stars
    Heavy gale is blowing to my face
    Rising up the dust
    Barren lands are desperate to blossom
    Dark stars strive to shine
    I still remember the blue ocean
    In this dying world

    Панихида по Земле

    Чудесный кристалл,
    Дарованный звездами.
    Я могу предвидеть будущее
    В волшебном зеркале.
    Ложь, разлитая в темных глубинах,
    Насмехается над нами.
    Роковой день Земли близок.

    Танцуя на пепле мира,
    Я созерцаю звезды.
    Жестокий ветер бьет по лицу,
    Взметая пыль.
    Бесплодные земли отчаянно жаждут цвести,
    А темные звезды сиять.
    Я все еще помню голубой океан
    Умирающего мира.

    Моря иссохли,
    Реки мертвы.
    Города обратились в пустыню.
    Опустошение выбрало свой день.
    Жизнь медленно
    Говорит мне «оставайся»

    Панихида по планете.
    Панихида по Земле.

    Панихида по планете.
    Панихида по Земле.

    Танцуя на пепле мира,
    Я созерцаю звезды.
    Жестокий ветер бьет по лицу,
    Взметая пыль
    Бесплодные земли отчаянно жаждут цвести,
    А темные звезды сиять.
    Я все еще помню голубой океан
    Умирающего мира.

    Ответить на этот комментарий

  6. страшно это или нет,плохо или хорошо ясно одно,это есть и будет независимо от чего-либо
    лучше подумаем,что это даст пока работает на нас:развитие старых и появление новых технологий,изменение взглядов и ценностей,возможно это будет отправной точкой для нового развития человечества

    Ответить на этот комментарий

  7. Я думал адронный коллайдер просто вымысел, а оказывается очень даже опасная игрушка. Это как атомная бомба, ученые изобретают ради славы и достижения научных целей, а военные используют это на свое усмотрение… :)

    Ответить на этот комментарий

    | Alikont ответил :

    Да, незаметно в тылу врага построить и запустить БАК, или доставить туда его на ракете.
    А благодаря бомбе есть АЭС.

    Ответить на этот комментарий

  8. kolaihder eto ne igrushka,i snim ne igraiut! slushaihte negramotnie primati! esli bi ne mi, to vi bi neimeli ne kompiutera, ne televizora, ne znali bi o elektrichestve, mne prodoljat? poetomu mojete idti v pisherax so svoimi dushevnimi nastavnikami i dolbit mozg drug-drugu! a fizikov (ximikov, i drugix) proshu ostavit v pokoe!
    P.S kolaihder nevozmojno ispolzovat v voennix celiax, i otkritia ne delaiutsia radi slavi, a delaiutsia radi obshego razvitia chelovechevstva!

    Ответить на этот комментарий

    | Amateur ответил :

    David, электричеством и телевизором невозможно наебнуть разом всю планету. Надо соизмерять что нам позволено, а куда нам лезть ваще не надо(извините за мат)

    Ответить на этот комментарий

    | SABA ответил :

    Возможно и делается это ради прогреса, ради человечества и т.п. Но!!! запомните дорогие ученные вам нужно брать пример с Да`Винчи — как следует шифруйте свои данные!! и бо миром правят те , кто владеет информацией и те кто владеет силой( ведь сила внушает страх, а страх — самое простое и надежное средство контроля над людьми), первые это вы, вторые — военные, поэтому будьте осторожны, они могут отбрать «разработки во благо» и использовать их для устрашения всей планеты.
    Р.S. Создайте свою армию!для охраны своих же достижений!!!!=)

    Ответить на этот комментарий

    | LOL ответил :

    Все начинания человечества и все его стремления устремлены к вечному благу. Как оно идет по этому пути смотрим историю. Войны, войны, войны — причем кол-во жертв только растет. Так вот благими намерениями устелена дорога в ад.

    Ответить на этот комментарий

  9. Раньше электричество могло только убивать, а сейчас нас окружает и мы живы, и с помощью него может читать эти строки (наши мысли). И почему электричеством невозможно наебнуть разом всю планету, а коллайдером можно? Электричество привело нас к созданию коллайдера… :)))

    Ответить на этот комментарий

  10. Здраствуйте я считаю Люди должные иследовать что бы двигать цывилизацию впрёд может ети иследования создатут источник енергии который бы бил очень полезен в нашем что бы менше загрезняли наш мир так что я считаю Нужно проводить иследования толко нужно проводить их во всех сферах и всем вместе так как всё в нашем мире связяно и не как иначе

    Ответить на этот комментарий

  11. ))) Те кто хочет потом быть самым Богатым )))

    Ответить на этот комментарий

    | SABA ответил :

    кто это спонсирует кто это спонсирует.. богатсво тут не на первом месте, а нечто большее — контроль над планетой!! на всеми людьми, мол вот не будете нас ценить и уважать и лазать нам попку, мы возьмем , пристрелеим всех ученных, и вырубим все нифиг, и вернетесь вы в каменный век…вот так то..

    Ответить на этот комментарий

  12. Лично я считаю, что любой прогресс рано или поздно приведет к разрушению! Ведь не зря же ученые будут что то делать? каждому научному открытию или изобретению рано или поздно нужно будет оправдание создания или по просту применение…
    Вот изобрели ученые атомную бомбу… ну не для красоты же? значит она обязательно будет использована! Ещё (если я не ошибаюсь) Тургенев говорил: «если на сцене висит ружье, в конце спектакля оно обязательно выстрелит». (по поводу атомной бомбы так и случилось! нет такого человека, который бы не слышал про взрыв в Хирасиме) .

    Ответить на этот комментарий

  13. Поищите по гуглу заметку об одном из направлений исследований. Пучковый безъядерный поджиг термоядерных зарядов.

    По-русски — термоядерное оружие без последующего радиоактивного загрязнения.

    Остальное вторично. В бюджете этого проекта стоимость коллайдера — гроши.

    Ответить на этот комментарий

  14. Да кстати тут была высказана одна мысль
    ,,Эйнштейн сказал “есть две бесконечных вещи – вселенная и человеческая глупость” Я считаю что адронный коллайдер это смесь этих двух бес конечностей»
    Так вот по поводу бесконечности вселенной, ,,вы не поверете» у неё есть край (конец), а доказательстом этого квазары (по массе равной массе вселенной и движущейся от нас со скоростью света), так что Энштейн ошибался по поводу своих высказываний.
    А по поводу глупости она не бесконечна, она имеет принцип цикличности т.е повторение….

    Ответить на этот комментарий

  15. чего вы спорите??? во-первых: поживем увидим
    и во-вторых: за всю историю человечества перед каким нибудь великим открытием СМИ распространяли слухи о том что нам всем капец полный… ничего выжили!=)))
    вот давайте вспомним я (как минимум) прожила уже 2 конца света — в году 2000 (ура я выжила!!!), и 06.06.2006 — пошла в кино (там премьера «Омена» была)))))) и усе… конец света отложили до БАК… так что все будет ОК)))))))
    А насчет церкви… ну никого обидеть не хочу… но давайте вспомним инквизицию… церковь до сих пор хочет остановить прогрес (вот вам и угрозы глобальной катастрофы), поскольку с прогресом человек отворачивается от Бога (я не про кого-то конкретно, а про мировую статистику), а церкви это просто экономически невыгодно(ну ВСЕМ деньги нужны… без них никуда))))

    Ответить на этот комментарий

  16. А у меня есть одна теория…..
    Наблюдая за прогрессом и стремлением ученых получить частицу бога, я подумал, что в будущем, может и не столь отдаленном, нам удастся не только получить частицу, но и создать самого Бога! А вот Бог, находясь во всех пространственно-временных точках, перенесется во времени в самое начало времен и создаст всю Вселенную, и Землю, и людей, и науку, и LHC… По крайней мере эта теория исключает противоречия между двумя закоренелыми врагами — наукой и религией….

    Ответить на этот комментарий

  17. Антон, «частица бога» — название для бозона Хиггса, которое придумали СМИ. Ни какого отношения к богу она не имеет.

    Ответить на этот комментарий

    | HeartLESS ответил :

    Зачем вы вдались в эти теологические распри? Статья про БАК и антиматерию
    И мне действительно интересно чего же добьются ученые, пока люди торчат в церквях и храмах.
    Надеюсь на успех

    Ответить на этот комментарий

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

*