Một trong những nhiệm vụ thú vị nhất mà khoa học hiện đại phải đối mặt là làm sáng tỏ những bí ẩn của vũ trụ. Người ta biết rằng tất cả mọi thứ trên thế giới bao gồm vật chất hoặc chất. Tuy nhiên, theo giả thiết của các nhà khoa học, vào thời điểm xảy ra vụ nổ Big Bang, không chỉ chất tạo nên tất cả các vật thể của thế giới xung quanh được hình thành, mà còn có cái gọi là phản vật chất, phản vật chất và do đó, là phản hạt của vấn đề.
Phản hạt của electron
Phản hạt đầu tiên mà sự tồn tại của nó đã được tiên đoán và sau đó được khoa học chứng minh là positron.
Để hiểu nguồn gốc của phản hạt này, cần tham khảo cấu trúc của nguyên tử. Biết rằng hạt nhân của nguyên tử chứa proton (hạt mang điện dương) và nơtron (hạt không mang điện). Các electron chuyển động trên quỹ đạo của nó - các hạt mang điện tích âm.
Positron là phản hạt của electron. Nó có một điện tích dương. Trong vật lý, ký hiệu cho một positron trông giống như sau: e+(ký hiệu được sử dụng để biểu thị một electron làe-). Phản hạt này xuất hiện là kết quả của quá trình phân rã phóng xạ.
positron khác với proton như thế nào?
Điện tích của positron là dương, vì vậy sự khác biệt của nó so với electron và neutron là rõ ràng. Nhưng proton, không giống như electron và neutron, cũng mang điện tích dương. Một số người mắc sai lầm khi tin rằng positron và proton về cơ bản là giống nhau.
Sự khác biệt là proton là một hạt, một phần của chất, vật chất tạo nên thế giới của chúng ta, là một phần của mỗi hạt nhân nguyên tử. Positron là phản hạt của electron. Nó không liên quan gì đến proton, ngoại trừ một điện tích dương.
Ai đã phát hiện ra positron?
Lần đầu tiên, sự tồn tại của positron được đề xuất bởi nhà vật lý người Anh Paul Dirac vào năm 1928. Giả thuyết của ông là một phản hạt mang điện tích dương tương ứng với electron. Ngoài ra, Dirac cho rằng, khi gặp nhau, cả hai hạt sẽ biến mất, giải phóng một lượng lớn năng lượng trong quá trình này. Một giả thuyết khác của ông là có một quá trình nghịch đảo trong đó một điện tử và một hạt xuất hiện là nghịch đảo với nó. Bức ảnh cho thấy các dấu vết của một electron và các phản hạt của nó
Vài năm sau, nhà vật lý Carl Anderson (Mỹ), khi chụp ảnh các hạt trong buồng mây và nghiên cứu dấu vết của chúng, đã phát hiện ra dấu vết của các hạt tương tự như electron. Tuy nhiên, các đường ray có độ cong ngược so với từ trường. Do đó, điện tích của chúng là dương. Tỷ số giữa điện tích hạt trên khối lượng giống như tỷ lệ của điện tử. Vì vậy, lý thuyết của Dirac đã được xác nhận bằng thực nghiệm. Anderson đã choPhản hạt này được gọi là positron. Vì phát hiện của mình, nhà khoa học đã được trao giải Nobel Vật lý.
Hệ thống ghép đôi của electron và positron được gọi là "positronium".
Annihilation
Thuật ngữ "hủy diệt" được dịch là "biến mất" hoặc "hủy diệt". Khi Paul Dirac gợi ý rằng electron hạt và phản hạt của electron sẽ biến mất trong một vụ va chạm, đó là ý nghĩa của sự hủy diệt chúng. Nói cách khác, thuật ngữ này mô tả quá trình tương tác giữa vật chất và phản vật chất, dẫn đến sự biến mất lẫn nhau của chúng và giải phóng các nguồn năng lượng trong quá trình này. Như vậy, sự hủy diệt của vật chất không xảy ra, nó chỉ bắt đầu tồn tại ở một dạng khác.
Trong sự va chạm của một electron và một positron, các photon được tạo ra - lượng tử của bức xạ điện từ. Chúng không có điện tích và khối lượng nghỉ.
Còn có một quá trình ngược gọi là "trời sinh một cặp". Trong trường hợp này, hạt và phản hạt xuất hiện do kết quả của tương tác điện từ hoặc tương tác khác.
Ngay cả khi một positron và một electron va chạm, năng lượng vẫn được giải phóng. Đủ để hình dung sự va chạm của nhiều hạt với phản hạt sẽ dẫn đến điều gì. Tiềm năng năng lượng hủy diệt đối với nhân loại là vô giá.
Antiproton và antineutron
Thật hợp lý khi giả định rằng vì phản hạt của electron tồn tại trong tự nhiên, nên các hạt cơ bản khác sẽcó phản hạt. Phản proton và phản proton lần lượt được phát hiện vào năm 1955 và 1956. Một phản proton mang điện tích âm, một phản proton không mang điện tích. Các phản hạt mở được gọi là phản hạt nhân. Do đó, phản vật chất có dạng sau: hạt nhân của nguyên tử bao gồm các phản hạt nhân, và các positron quay quanh hạt nhân.
Năm 1969, đồng vị đầu tiên của antihelium đã được thu được ở Liên Xô.
Năm 1995, antihydrogen được phát triển tại CERN (phòng thí nghiệm nghiên cứu hạt nhân Châu Âu).
Nhận phản vật chất và ý nghĩa của nó
Như người ta đã nói, các phản hạt của electron, proton và neutron có thể tiêu diệt các hạt ban đầu của chúng, tạo ra năng lượng trong quá trình va chạm. Do đó, việc nghiên cứu các hiện tượng này có tầm quan trọng lớn đối với các lĩnh vực khoa học khác nhau.
Lấy phản vật chất là một quá trình cực kỳ lâu dài, tốn nhiều công sức và tiền bạc. Đối với điều này, các máy gia tốc hạt đặc biệt và bẫy từ đang được chế tạo, có thể giữ phản vật chất tạo thành. Phản vật chất là chất đắt nhất cho đến nay.
Nếu việc sản xuất phản vật chất có thể được đưa vào hoạt động, thì nhân loại sẽ được cung cấp năng lượng trong nhiều năm. Ngoài ra, phản vật chất có thể được sử dụng để tạo ra nhiên liệu tên lửa, bởi vì trên thực tế, loại nhiên liệu này sẽ được lấy đơn giản từ sự tiếp xúc của phản vật chất với bất kỳ chất nào.
Mối đe dọa phản vật chất
Giống như nhiều khám phá của con người, việc khám phá ra các phản hạt electron và nucleon có thể mang đến cho con ngườimột mối đe dọa nghiêm trọng. Mọi người đều biết sức mạnh của bom nguyên tử và sự tàn phá mà nó có thể gây ra. Nhưng sức công phá của vụ nổ trong quá trình vật chất tiếp xúc với phản vật chất là khổng lồ và lớn hơn nhiều lần so với sức công phá của một quả bom nguyên tử. Vì vậy, nếu một ngày nào đó "bom chống" được phát minh, nhân loại sẽ tự đặt mình vào bờ vực của sự tự hủy diệt.
Chúng ta có thể rút ra kết luận gì?
- Vũ trụ được tạo thành từ vật chất và phản vật chất.
- Các phản hạt của electron và nucleon được gọi là "positron" và "phản nucleon".
- Phản hạt có điện tích ngược lại.
- Sự va chạm của vật chất và phản vật chất dẫn đến sự hủy diệt.
- Năng lượng của sự hủy diệt lớn đến mức nó có thể vừa phục vụ lợi ích của một người vừa đe dọa sự tồn tại của người đó.
