Tipărire
Categorie: Fizica nucleară şi fizica particulelor
Accesări: 4380

Antimateria este utilizată intens în domeniul science-fiction. În cartea (şi filmul) "Îngeri şi demoni" profesorul Langdon încearcă să salveze Vaticanul de o bombă cu antimaterie. Nava Enterprise din filmul Star Trek utilizează propulsia pe baza anihilării materie-antimaterie pentru a călători mai repede decât viteza luminii. Dar antimateria este ceva din lumea reală, nu obiect al ficţiunii. Particulele de antimaterie sunt aproape identice cu cele de materie, cu excepţia faptului că au sarcină şi spin diferit. Atunci când materia întâlneşte antimateria cele două se anihilează, având ca rezultat energie.

 



Deşi bombele cu antimaterie ori navele spaţiale propulsate de motoare cu antimaterie sunt de domeniul viitorului (posibil), sunt destule aspecte certe privind antimateria, care ar trebui cunoscute de orice persoană interesată de ştiinţă.

 

 

1. Antimateria ar fi trebuit să anihileze materia din Univers după Big Bang

Conform teoriei, Big Bangul ar fi trebuit să creeze materie şi antimaterie în egală măsură. Când materia şi antimateria se întâlnesc, se anihilează, lăsând în urmă doar energie. Aşadar, în principiu, niciunul dintre noi nu ar trebui să existe. Dar existăm. Şi asta pentru că la miliarde de particule de antimaterie s-a creat acelaşi număr de particule de materie, plus una suplimentară. Această asimetrie misterioasă reprezintă munca unei importante părţi a fizicienilor.

2. Antimateria este mai aproape decât crezi


Cantităţi mici de antimaterie ne "vizitează" zilnic, sub forma razelor cosmice (particule venite din spaţiul cosmic). Aceste particule de antimaterie ajung în atmosfera noastră în cantităţi de la una la 100 pe un metru pătrat. Fizicienii au descoperit dovezi ale formării antimateriei deasupra zonelor cu furtună.

Dar alte surse de antimaterie sunt chiar mai aproape de căminul nostru. De exemplu, bananele produc antimaterie, eliberând un pozitron - echivalentul unui electron, la fiecare 75 de minute. Se întâmplă asta pentru că banana conţine o cantitate mică de potasiu-40, un izotop natural al potasiului. În procesul de dezintegrare a potasiului-40, un pozitron este eliberat din când în când.

Organismul uman conţine, de asemenea, potasiu-40, ceea ce înseamnă că şi tu emiţi pozitroni din când în când. Dar cum particulele de antimaterie sunt anihilate de cele de materie, aceşti pozitroni au "viaţă" foarte scurtă.

3. Oamenii au creat o cantitate foarte mică de antimaterie

Anihilarea materie-antimaterie are potenţialul de a elibera cantităţi enorme de energie. Un gram de antimaterie poate produce o explozie de mărimea unei bombe nuclare. Putem sta liniştiţi, pentru că oamenii au produs doar o cantitate infimă de antimaterie.

Toţi antiprotonii creaţi la Acceleratorul de particule Tevatron (Fermilab) nu constituie mai mult de 15 nanograme. Cei creaţi la CERN nu cântăresc mai mult de 1 nanogram. La DESY, în Germania, cantitatea de pozitroni este de doar 2 nanograme.

Dacă toate antimateria produsă vreodată de om ar fi anihilată la un moment dat, energia eliberată nu ar fi suficientă pentru a fierbe o ceaşcă de cafea.

Problemă stă în eficienţa şi costurile producţiei şi stocării antimateriei. Crearea unui gram de antimaterie ar consta multe miliarde de dolari.

4. Există o "capcană" pentru antimaterie

Pentru a studia antimateria, trebuie cumva să o ţii departe de materie. Cercetătorii au creat o "capcană", un dispozitiv pentru a evita anihilarea.

Particulele de antimaterie, ca pozitronii ori antiprotonii, pot fi izolaţi în dispozitive cum sunt Capcanele Penning. Acestea sunt asemănătoare unor mici acceleratoare. Înăuntru, particulele sunt ţinute de la a interacţiona cu pereţii capcanei cu ajutorul unor câmpuri magnetice şi electrice.

Dar Capcanele Penning nu funcţionează în cazul particulelor fără sarcină electrică, cum este antihidrogenul. Pentru că nu au sarcină electrică, aceste particule nu pot fi izolate cu ajutorul câmpului electric. În schimb, aceste particule sunt ţinute în Capcane Ioffe, care funcţionează prin crearea unui câmp magnetic care devine din ce în ce mai puternic, în toate direcţiile, raportat la un anumit punct. Astfel, particula fără sarcină electrică rămâne blocată în zona cu cel mai slab câmp magnetic, cam ca o bilă care se învârte pe fundul unui bol.

Câmpul magnetic al Pământului poate acţiona ca o capcană pentru antimaterie. Antiprotonii au fost găsiţi în zone din jurul Pământului numite Centurile de radiaţie van Allen.

5. Antimateria ar putea cădea

Antimateria şi materia au aceeaşi masă, dar diferă când e vorba de sarcină electrică şi spin. Modelul standard prezice că gravitaţia ar trebui să aibă efect asupra materiei şi antimateriei, în egală măsură. Cu toate acestea, acest lucru nu a fost confirmat experimental încă. În cadrul proiectelor de cercetare AEGIS, ALPHA şi GBAR se depun eforturi în acest sens.

Observarea efectelor gravitaţiei asupra antimateriei nu este un lucru chiar atât de simplu, cum ar fi observarea căderii unui măr din pom. Acest tip de experiment trebuie să menţină în izolare antimateria şi să o încetinească, prin reducerea temperaturii la valori puţin peste zero absolut. Şi pentru gravitaţia este cea mai slabă dintre forţele fundamentale, fizicienii sunt nevoiţi să utilizeze particule de antimaterie netre pentru a preveni interferenţa unei forţe electrice mult mai puternice.