Отправляет email-рассылки с помощью сервиса Sendsay
Премодерируемое участие
3196 участников
Администратор Малгус
Администратор Olmins
Администратор PULSAR
Модератор ANDROMEDA

Активные участники:

Последние откомментированные темы:

20240329052631

←  Предыдущая тема Все темы Следующая тема →
Админ пишет:

Антивещество. Что это? Сколько стоит? И запустит ли варп-двигатель?

История открытия.

Английский физик-теоретик Поль Дирак в 1930-м году работал над выводом релятивистского уравнения движения для поля электрона. В итоге он дополнительно получил решение для частицы, которая обладала той же массой, что и электрон, но противоположным электрическим зарядом. В то время была известна лишь одна частица с положительным зарядом – протон, и это точно был не он, так как, помимо прочего, он весил в несколько тысяч раз больше электрона.

В 1932-м году, изучая космические лучи, американский физик Карл Андерсон подтвердил предсказания Дирака, уже открыв античастицу электрона, которая теперь известна всем как позитрон. В дальнейшем прошло целых 23 года до следующего открытия – на американском ускорителе были обнаружены антипротоны, ещё через год антинейтроны, ну а дальше антивещество стало всем привычным понятием, помимо физики, плотно поселившимся в научной фантастике.

Частицы и античастицы.

Каждую элементарную частицу можно описать рядом характеристик и чисел, условно основными из которых, можно назвать следующие:

Масса – физическая величина, которая определяет гравитационное взаимодействие объекта.

Спин – собственный момент импульса элементарной частицы.

Электрический заряд – характеристика, указывающая на возможность создания телом электромагнитного поля, и участия в электромагнитном взаимодействии.

 Цветовой заряд – абстрактное не так давно появившееся понятие, которое объясняет взаимодействие кварков и формирование ими других частиц — адронов.

 

    

Цвета кварков (красный, зелёный, синий) в комбинации дают бесцветный барион.

 

Цвета кварков (красный, зелёный, синий) в комбинации дают бесцветный барион. 
 Цвета антикварков (условные антикрасный, антизелёный, антисиний) в комбинации также дают бесцветную античастицу.

Цвета антикварков (условные антикрасный, антизелёный, антисиний) в комбинации также дают бесцветную античастицу.

Если попытаться совсем просто описать античастицу – это зеркальное отображение «обычной» частицы.

Чем так интересны античастицы?

Оказалось, что столкновение частицы и античастицы приводит к аннигиляции с высвобождением соответствующей им энергии в виде других высокоэнергетических частиц. Интересным является тот факт, что вещество, состоящее из античастиц (антивещество), согласно имеющимся на сегодня данным, не образуется в природе.

Немного об антивеществе.

Учёные, ссылаясь на всем известные физические законы, уверены в том, что вследствие Большого Взрыва были обязаны образоваться в равном количестве вещество и антивещество. Но всё, что мы видим вокруг нас, включая звёзды и другие галактики, состоит из обычного вещества. Вариантов, по сути, два, и оба в одинаковой степени не проверены. Либо учёные что-то упускают в своих расчётах, либо где-то за пределами нашей видимости имеется соответствующее количество антиматерии, а то и целые миры из антивещества.

На сегодняшний день этот вопрос является одной из самых известных нерешенных задач в физике.

В ноябре 2015 года на коллайдере RHIC в США российские и зарубежные учёные измерили силу взаимодействия антипротонов, которая оказалась равной силе взаимодействия протонов, что приводит к выводу о том, что структуры вещества и антивещества практически не отличаются.

Получение антивещества.

Рождение античастиц обычно происходит при образовании пар частица-античастица. В лабораторных условиях этого добиваются на ускорителях или в экспериментах с лазерами. В природных условиях – в пульсарах и около чёрных дыр, а также при взаимодействии космических лучей с некоторыми видами вещества. Да-да, выше я говорил, что антивещество не образуется в природе – так оно и есть. Антивещество должно состоять из античастиц, но они не объединяются в него, то есть мы не видим, например, антизвёзд или антипланет.

Для примера возьмём атом водорода, который является простейшим веществом, состоящим из одного протона, определяющего ядро, и электрона, который вращается вокруг него. Так вот антиводород – это антивещество, атом которого состоит из антипротона и вращающегося вокруг него позитрона.

Звучит довольно просто, вот только синтезировать антиводород – крайне сложная задача. Впервые целых 9 атомов такого антивещества физикам удалось создать в 1995-м году на ускорителе LEAR в ЦЕРНе. Правда просуществовали они до распада всего 40 наносекунд.

Работа продолжалась и специалистами была придумана и создана магнитная ловушка, которая удержала 38 атомов антиводорода в течение 172 миллисекунд (0,172 секунды), а после 170 000 атомов антиводорода, что по массе около 10^-18 грамм. Это самый настоящий успех.

Стоимость антивещества.

Согласно расчётам NASA, создание одного миллиграмма позитронов будет стоить около 25 миллионов долларов, а 1 г антиводорода оценивается в 62,5 триллиона долларов. За 10 лет в экспериментах ЦЕРНа использован один нанограмм антивещества и его стоимость оценивается в несколько сотен миллионов долларов. Не стоит пугаться таким суммам, ведь, например, компьютер в семидесятые годы прошлого столетия, когда запускали «Вояджеры», эквивалентный по мощности современному мобильнику, стоил несколько десятков миллионов долларов.

  Большой адронный коллайдер.

Большой адронный коллайдер.

 

Применение.

А теперь попытаемся заглянуть на сотню лет вперёд. Первое и наиболее желанное устройство, теоретически работающее на антивеществе – варп-двигатель, который работает от реактора, выделяющего энергию при аннигиляции материи и антиматерии. Так, существует несколько математических моделей, описывающих работу подобного двигателя, и, исходя из этих расчётов, для межзвёздных кораблей понадобится совсем немного античастиц. Всего за месяц можно будет долететь до Марса, использовав около 140 нанограммов антипротонов.

  

Описание работы варп-двигателя.

Ну а в целом, возможность синтеза такого количества энергии является решением огромного количества нынешних проблем, так что эксперименты по добыче антивещества – то, во что стоит инвестировать сегодня ради лучшего будущего.

 

science.kitchen

Вступите в группу, и вы сможете просматривать изображения в полном размере

Это интересно
+1

Админ 01.06.2018 , обновлено  01.06.2018
Пожаловаться Просмотров: 933  
←  Предыдущая тема Все темы Следующая тема →


Комментарии временно отключены