واحدة من أكثر المهام إثارة للاهتمام التي تواجه العلم الحديث هي كشف ألغاز الكون. من المعروف أن كل شيء في العالم يتكون من مادة أو مادة. ولكن ، وفقًا لافتراضات العلماء ، في لحظة الانفجار العظيم ، لم تتشكل فقط المادة التي تتكون منها جميع أجسام العالم المحيط ، ولكن أيضًا ما يسمى بالمادة المضادة ، والمادة المضادة ، وبالتالي ، الجسيمات المضادة لـ يهم.
الجسيم المضاد للإلكترون
أول جسيم مضاد تم التنبؤ بوجوده ثم تم إثباته علميًا هو البوزيترون.
لفهم أصل هذا الجسيم المضاد ، يجدر الإشارة إلى بنية الذرة. من المعروف أن نواة الذرة تحتوي على بروتونات (جزيئات موجبة الشحنة) ونيوترونات (جسيمات ليس لها شحنة). تدور الإلكترونات في مداراتها - جسيمات ذات شحنة كهربائية سالبة.
البوزيترون هو الجسيم المضاد للإلكترون. لها شحنة موجبة. في الفيزياء ، يبدو رمز البوزيترون كما يلي: e+(الرمز المستخدم للدلالة على الإلكترون هوه-). يظهر هذا الجسيم المضاد نتيجة الاضمحلال الإشعاعي.
كيف يختلف البوزيترون عن البروتون؟
شحنة البوزيترون موجبة ، لذا فإن اختلافها عن الإلكترون والنيوترون واضح. لكن البروتون ، على عكس الإلكترون والنيوترون ، له أيضًا شحنة موجبة. يخطئ بعض الناس في الاعتقاد بأن البوزيترون والبروتون هما أساسًا نفس الشيء.
الفرق هو أن البروتون هو جسيم ، جزء من المادة ، المادة التي يتكون منها عالمنا ، والتي هي جزء من كل نواة ذرية. والبوزيترون هو الجسيم المضاد للإلكترون. لا علاقة له بالبروتون باستثناء الشحنة الموجبة
من اكتشف البوزيترون؟
لأول مرة ، اقترح الفيزيائي الإنجليزي بول ديراك وجود البوزيترون في عام 1928. كانت فرضيته هي أن الجسيم المضاد ذو الشحنة الموجبة يتوافق مع الإلكترون. بالإضافة إلى ذلك ، اقترح ديراك أنه بعد التقاء كلا الجسيمين سيختفيان ، ويطلقان كمية كبيرة من الطاقة في هذه العملية. من فرضياته الأخرى أن هناك عملية عكسية يظهر فيها إلكترون وجسيم معكوسان. الصورة توضح مسارات الإلكترون والجسيمات المضادة
بعد عدة سنوات ، اكتشف الفيزيائي كارل أندرسون (الولايات المتحدة الأمريكية) ، تصوير الجسيمات بغرفة سحابية ودراسة مساراتها ، آثارًا لجسيمات مشابهة للإلكترونات. ومع ذلك ، كان للمسارات انحناء عكسي من المجال المغناطيسي. لذلك ، كانت شحنتهم موجبة. كانت نسبة شحنة الجسيم إلى الكتلة هي نفسها نسبة الإلكترون. وهكذا ، تم تأكيد نظرية ديراك تجريبيا. أعطى أندرسونهذا الجسيم المضاد يسمى البوزيترون. لاكتشافه ، حصل العالم على جائزة نوبل في الفيزياء.
النظام المقترن للإلكترون والبوزيترون يسمى "البوزيترونيوم".
إبادة
مصطلح "إبادة" يترجم إلى "اختفاء" أو "تدمير". عندما اقترح بول ديراك أن إلكترون الجسيم والجسيم المضاد للإلكترون سوف يختفيان في حالة تصادم ، كان المقصود من تدميرهما. بمعنى آخر ، يصف هذا المصطلح عملية التفاعل بين المادة والمادة المضادة ، مما يؤدي إلى اختفائهم المتبادل وإطلاق موارد الطاقة خلال هذه العملية. على هذا النحو ، لا يحدث تدمير للمادة ، بل تبدأ في الوجود فقط في شكل مختلف.
أثناء اصطدام الإلكترون والبوزيترون ، يتم إنتاج الفوتونات - كمات الإشعاع الكهرومغناطيسي. ليس لديهم كتلة شحنة ولا راحة.
هناك أيضًا عملية عكسية تسمى "ولادة زوجين". في هذه الحالة ، يظهر الجسيم والجسيم المضاد نتيجة للتفاعل الكهرومغناطيسي أو أي تفاعل آخر.
حتى عندما يصطدم بوزيترون واحد وإلكترون واحد ، يتم إطلاق الطاقة. يكفي تخيل ما سيؤدي إليه اصطدام العديد من الجسيمات بالجسيمات المضادة. الطاقة الكامنة للإبادة للبشرية لا تقدر بثمن.
البروتون المضاد ومضاد النيوترون
من المنطقي أن نفترض أنه بما أن الجسيم المضاد للإلكترون موجود في الطبيعة ، فإن الجسيمات الأساسية الأخرى يجب أنلديها جسيمات مضادة. تم اكتشاف البروتون المضاد ومضاد النيوترون في 1955 و 1956 على التوالي. يحتوي البروتون المضاد على شحنة سالبة ، أما مضاد النيوترون فليس له شحنة. تسمى الجسيمات المضادة المفتوحة مضادات النوى. وهكذا فإن المادة المضادة لها الشكل التالي: تتكون نوى الذرات من نيوكليونات مضادة ، وتدور البوزيترونات حول النواة.
في عام 1969 ، تم الحصول على أول نظير مضاد للهيليوم في الاتحاد السوفياتي.
في عام 1995 ، تم تطوير الهيدروجين المضاد في CERN (مختبر الأبحاث النووية الأوروبية).
الحصول على المادة المضادة ومعناها
كما قيل ، فإن الجسيمات المضادة للإلكترون والبروتون والنيوترون قادرة على الإبادة بجزيئاتها الأصلية ، وتوليد الطاقة أثناء الاصطدام. لذلك فإن دراسة هذه الظواهر لها أهمية كبيرة في مختلف مجالات العلوم.
الحصول على المادة المضادة عملية طويلة للغاية وشاقة ومكلفة. لهذا الغرض ، يتم بناء مسرعات جسيمات خاصة ومصائد مغناطيسية ، والتي يجب أن تحمل المادة المضادة الناتجة. المادة المضادة هي أغلى مادة حتى الآن.
إذا أمكن بدء إنتاج المادة المضادة ، فسيتم تزويد البشرية بالطاقة لسنوات عديدة. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن استخدام المادة المضادة لإنتاج وقود الصواريخ ، لأنه في الواقع ، كان يمكن الحصول على هذا الوقود ببساطة من ملامسة المادة المضادة مع أي مادة.
تهديد المادة المضادة
مثل العديد من الاكتشافات التي قام بها الإنسان ، فإن اكتشاف الجسيمات المضادة للإلكترون والنيكلون قد يعرض الناستهديد خطير. يعلم الجميع قوة القنبلة الذرية والدمار الذي يمكن أن تسببه. لكن قوة الانفجار أثناء ملامسة المادة للمادة المضادة هائلة ، وهي أكبر بكثير من قوة القنبلة الذرية. وبالتالي ، إذا تم اختراع "مضاد للقنبلة" يومًا ما ، فإن البشرية ستضع نفسها على شفا تدمير نفسها.
ما هي الاستنتاجات التي يمكننا استخلاصها؟
- يتكون الكون من المادة والمادة المضادة.
- تسمى الجسيمات المضادة للإلكترون والنكليونات "البوزيترون" و "النكليونات المضادة".
- الجسيمات المضادة لها شحنة معاكسة.
- اصطدام المادة والمادة المضادة يؤدي إلى الإبادة.
- طاقة الإبادة عظيمة لدرجة أنها يمكن أن تخدم مصلحة الشخص وتهدد وجوده.
