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Antimateria |
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L'antimateria è una forma ipotetica di materia in fisica delle particelle, l'antimateria è l'estensione del concetto di antiparticelle, l'antimateria è composta da antiparticelle. La combinazione di materia e antimateria vorrebbe particelle e anti-particelle vincolante, in generale, portare alla distruzione e la liberazione dei due fotoni ad alta energia o raggi gamma. 1932 dal fisico americano Carl Anderson confermato in esperimenti l'esistenza del positrone. Successivamente ha trovato uno spin negativo nella direzione opposta di protoni e anti-neutroni. 17 novembre 2010, i ricercatori europei nella storia della scienza, il primo successo "afferrare" antimateria traccia. All'inizio di maggio 2011, la Cina Scienza e della Tecnologia Università e gli scienziati americani hanno trovato finora il più pesante di antimateria particella -. Anti-4He 5 giugno 2011 i ricercatori del CERN ha annunciato di aver strisciato con successo atomi di anti-idrogeno più di 16 minuti.Dati Introduzione Scena diversa natura ripristinato l'origine microscopica di oggetti macroscopici, che sono costituiti da protoni, neutroni ed elettroni formate. Queste particelle che sono chiamate particelle elementari, nel senso che sono le cose di base della struttura di terra per mattoni, infatti, il mondo delle particelle elementari non è così semplice. Nei primi anni 1930, è stato trovato che un elettrone carico positivamente (e (Electron) è una particelle subatomiche cariche negativamente) [1], che è il primo passo nella consapevolezza di antimateria. Dal 1950, con l'anti-protoni e anti-neutroni hanno scoperto che la gente ha cominciato a chiara coscienza che ogni particella elementare in natura ha una antiparticella corrispondente esiste. L'antimateria è una sostanza normale stato contro. Quando materia e antimateria si incontrano, le due parti reciprocamente annientare compensare esplodere e produrre enormi quantità di energia. Tasso di rilascio di energia è molto superiore l'esplosione della bomba H. Nel romanzo "Angeli e Demoni" di Dan Brown, i terroristi hanno tentato di rubare dal CERN 0,25 grammi di antimateria, e poi saltare in aria l'intera città del Vaticano. Ma, come la diffusione di linea 1/50000000 g distruggere impianti di grandi dimensioni, così come un paio di grammi di antimateria distruggere la Terra è puramente rumor, ma al fine di aumentare l'attenzione e la rete di notizie architettato notizie false. 1/50000000 grammi di antimateria annientamento della fisica di rilasciare 3,6 * 10 ^ 6 joule di energia, ma è impossibile per distruggere grandi impianti. E pochi grammi di antimateria (calcolati a 5 g) annientamento release 3.6 * 10 ^ 13 joule di energia, è impossibile per distruggere la terra. Concetto di antimateria è un fisico inglese Paul Dirac prima proposta. Egli ha previsto che nel 1930, ogni particella deve avere una antiparticella opposto, come anti-elettrone, la sua qualità e l'elettronica sono identiche, ma carica elettrica opposta effettuate da (A). E il numero di elettroni di spin quantistico è -1 / 2 invece di 1/2. Dell'ESA raggi gamma osservatorio astronomico, ha confermato l'esistenza di antimateria nell'universo. Essi sono al centro di una regione dell'universo una osservazione e l'analisi attenta. Scopri la regione ha raccolto un gran numero di anti-materia. Inoltre, gli osservatori di raggi gamma anche dimostrato che molte di queste fonti anti-materiale, non si raccoglie intorno a un certo punto, ma ampiamente distribuiti nello spazio. Concetti chiave Diagramma elettrone positivo e negativo Positroni e protoni negativi sono anti-particelle, che oggi comunemente indicati come elettroni, protoni rispetto a potenza elettrica uguale ma opposto. Gli scienziati possono esistere nell'universo concepito interamente dalla composizione anti-particelle del materiale, che è anti-materia. Elettronica e anti-elettroni della stessa qualità, ma con carica opposta. Protoni e antiprotoni pure. Così la natura di neutroni e anti-neutroni Qual è la differenza? Infatti, gli esperimenti hanno confermato che particelle particelle e anti-particelle cariche non solo il contrario, tutte le altre proprietà possono anche invertire il contrario. Qui si discute il concetto di numero barionico. Protoni e neutroni sono indicate collettivamente come nucleoni. Persone dai fenomeni nucleari trovato che può essere convertito in neutrone protone, neutrone può essere convertito protoni, ma prima e dopo la conversione, il sistema è lo stesso numero totale di nucleoni. Ad esempio: nel caso di decadimento β ed emettono positroni come "decadimento β positivo" ed emettono elettroni chiamato "decadimento β negativo." Nel decadimento β positivo, il nucleo di un protone in un neutrone, rilasciando un positrone e un neutrino, nel decadimento β negativo, il nucleo di un neutrone in un protone, rilasciando un elettrone e un anti- neutrini. Inoltre cattura di elettroni è un decadimento β, chiamato elettrone cattura decadimento β. 50 anni da quando gli esperimenti di particelle mostrano che ci sono molte importanti delle particelle nucleari, anche loro appartengono alla stessa classe di tali particelle nucleari viene quindi assegnato barione, nucleoni è solo i rappresentanti più leggeri, la regola generale è: quando interazione delle particelle avviene attraverso il sistema di conversione numero barionico non sta per cambiare. Neutron Figura Anti-neutrone Figura Dal momento che la conservazione del numero barionico, due protoni si scontrano non è produrre un sistema a tre barionici, quindi la generazione di anti-nucleare dovrebbe essere come? Gli esperimenti dimostrano che l'anti-nucleone e nucleone collisioni prodotte sempre in coppia. Come ad esempio p p → N N N N ' numero di mesoni π, dove n rappresenta un protone o neutrone, N' rappresenta antiprotoni o anti-neutroni. Anti-nucleare, una volta prodotte, è spesso molto rapidamente e poi scontrano attorno distruzione nucleare da terra. Per esempio N N 'numero → di mesoni π. Secondo questo ragionamento ragionamento, da qualche parte nell'universo, ci deve essere mondiale anti-materiale. Se esiste davvero antimateria mondo, allora non si incontrano non solo con la sostanza può esistere. Come può la materia e antimateria non possono stare insieme? Antimateria nell'Universo dove? Questo deve essere risolto mistero. Per più pesante del barione nucleone, la situazione è esattamente la stessa. Anti-barione e barione prodotte sempre in coppia, coppie annientamento. Queste esperienze fanno le persone si rendono conto che le leggi di conservazione numero barionico bisogno di sapere. Figura antiprotone Proton Figura Ora è il numero barionico B come descritto nella natura di una particella carica. Avere non solo il contrario di carica barionica positiva e negativa, ma anche avere il numero barionico opposto B. Dare sia un barione ha numero barionico B = 1, allora o un anti-barioni hanno B = -1. Mesoni, leptoni e regolare bambino non ha altro numero barionico non-barionica, che hanno B = 0. Leggi di conservazione numero barionico può essere espresso come: Qualsiasi reazione di particelle non cambieranno totale numero dei barioni B. del sistema Questa dichiarazione riflette sia le particelle non comportano numero anti-barioni invariato, riassume anche le coppie particella-antiparticella con la creazione e l'annientamento. Ora facile capire la differenza tra neutroni e anti-neutroni, e hanno il numero barionico opposto B, così anti-neutroni collidono con risultato annientamento nucleare, mentre il neutrone non lo fa. Inoltre, le persone come anche di trovare una conservazione numero leptonico. I neutrini, anche se non a carico, né ha il numero di barioni, ma ha il numero leptonico opposto e anti-neutrino. Premere la conservazione del numero leptonico, neutrino e antineutrino comportamento fisico è molto diverso, gli esperimenti mostrano anche che il numero di mesoni e di regolare il numero di particelle è conservata la natura non ha. Così vediamo che la carica è solo un attributo di particelle, in aggiunta con numero barionico e numero leptonico e altri caratterizzazione fisica di altri attributi. Queste proprietà sono anche particelle positive e negative sono invertiti. Positivo e negativo particelle di spin in direzione opposta Nel 1928, il giovane fisico teoria di Dirac britannico per la prima volta ha dimostrato l'esistenza del positrone. Questo è in aggiunta al contrario elettronico elettrica ed elettronica, lo stesso di tutte le proprietà e elettroniche. Nel 1932, il fisico americano Anderson scoprì nel Dirac laboratorio previsto il positrone. Nel 1955, il fisico americano Xige Lei, che fanno uso di metodi artificiali per ottenere antiprotoni. Da allora gente gradualmente realizzato che non solo i protoni e gli elettroni, tutte le particelle microscopiche hanno le loro antiparticelle. Questa serie di risultati scientifici in modo che le persone si stanno avvicinando al mondo anti-materiale. Tuttavia, il problema non è così semplice. Innanzitutto, è difficile trovare sul antimateria Terra. Poiché le particelle e le antiparticelle si uniscono come ghiaccio incontro palla di fuoco, o scomparsi, o trasformati in altre particelle. Così sulla Terra, una volta eseguito in altre sostanze antimateria sarà assorbito fuori. In secondo luogo, la produzione di antimateria abbastanza difficile e costoso, come SSC o LHC esigenze della classe di apparecchiature ad alta tecnologia, e persino creare antimateria, è difficile da salvare, perché tutto sulla terra per sostanza. Materia macroscopica che ci circonda è costituito da numero barionico è positivo, composto da protoni e neutroni. Pertanto, tali sostanze sono chiamate materiale positivo, e sono composti di particelle di antimateria di conseguenza chiamati antimateria. Dal punto di vista della fisica delle particelle, è la natura delle particelle e antiparticelle quasi completamente simmetrici, quindi perché hanno un sacco di materiale di natura positiva, ma non ha quasi l'antimateria? Questo è ciò che ci accingiamo a discutere la questione. Nucleo di antimateria è l'immagine speculare della materia normale, gli atomi normali sono carichi positivamente costituito al di fuori del nucleo è carico negativamente elettroni. Tuttavia, la composizione di antimateria esattamente il contrario, hanno una carica positiva degli elettroni caricati negativamente e nuclei. In fondo, l'antimateria è la manifestazione materiale di un rovesciamento. Secondo la teoria della relatività di Einstein aveva predetto l'esistenza dell'antimateria: "Per una massa m, carica elettrica e della materia, ci deve essere una massa m, carica elettrica-e del materiale (cioè antimateria)." In conformità con il fisico immaginario, è nato agli inizi dell'universo mai prodotto la stessa quantità di materia e antimateria, entrambi i quali avrebbe annientare l'altro al contatto compensare esplodere e produrre energia enorme. Tuttavia, per qualche ragione, il mondo della grande fatto di materia, l'antimateria sembra semplicemente non esiste in natura. Antimateria difficile è comunità dei fisici si trova ad affrontare una grande sfida. Caratteristiche principali Nella maggior parte dei teorici, materia e antimateria nell'universo della separazione su larga scala è impossibile. Pertanto, entro trenta milioni di anni luce oggetti di antimateria, è stato descritto pezzi di antimateria nell'universo non esiste. Ma i teorici credono anche che all'inizio dell'universo, materia e antimateria dovrebbero essere uguali. Questo deve essere fatto è quello di trovare il meccanismo fisico per spiegare come l'universo di materia e antimateria equivalente dello Stato dalla transizione alla materia positivo dominato Stato. Qui, i teorici anche incontrato una molto affilato difficile. Secondo la teoria del Big Bang, e anche il primo media temperatura dell'universo è molto alta. Collisioni termiche tra particelle producono alcun coppie di particelle elementari. Quando le particelle vengono generate a coppie coppia di annichilimento e raggiunto equilibrio statistico, l'universo di tutti i media che è una miscela di gas composta da particelle elementari, e sia una densità di numero di particelle stabili o instabili sono quasi uguali. Per quanto riguarda i barioni e numero anti-barione è uguaglianza rigorosa, che non è determinata dalle leggi della fisica, ma dalle condizioni iniziali della decisione. Nei teorici nelle particelle positive e negative iniziali dell'universo dovrebbero essere uguali di fronte alla natura. Ma facile vedere che se questa idea è giusta, la conservazione barione sarà dato inferenza immediata è chiaramente incompatibile con i fatti. Quando l'espansione dell'universo modo che la temperatura del gas è scesa a 10 ^ 13 K sotto l'energia cinetica termica delle particelle hanno abbastanza calore coppie collisione barionici generati stato impossibile. Così processo annientamento consentirà il numero di entrambi baryon rapido declino positivo e negativo. Alla fine, l'universo non barionica né anti-barioni. Questo non è, ovviamente, gli scenari universo reale. In realtà, oggi il maggior numero di fotoni nell'universo. Numero barionico è circa un decimillesimo sua centomila, il numero di anti-barioni sarebbe molto probabilmente molto inferiore grandezza. Se il numero dei barioni B di conservazione è strettamente leggi fisiche con l'universo da una quantità uguale di stato barione positivo e negativo si è evoluto in stato di oggi è impossibile. Poi, il teorico non può credere ai barioni universo originale che anti-barioni volontà, allora dove è la via d'uscita? |
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