Una de las tareas más interesantes a las que se enfrenta la ciencia moderna es desentrañar los misterios del universo. Se sabe que todo en el mundo consiste en materia o sustancia. Pero, según las suposiciones de los científicos, en el momento del Big Bang no solo se formó la sustancia que compone todos los objetos del mundo circundante, sino también la llamada antimateria, antimateria y, por tanto, las antipartículas de asunto.
Antipartícula del electrón
La primera antipartícula cuya existencia fue predicha y luego probada científicamente fue el positrón.
Para entender el origen de esta antipartícula, vale la pena referirse a la estructura del átomo. Se sabe que el núcleo de un átomo contiene protones (partículas cargadas positivamente) y neutrones (partículas que no tienen carga). En sus órbitas circulan electrones, partículas con carga eléctrica negativa.
El positrón es la antipartícula del electrón. Tiene carga positiva. En física, el símbolo de un positrón se ve así: e+ (el símbolo que se usa para indicar un electrón ese-). Esta antipartícula aparece como resultado de la desintegración radiactiva.
¿En qué se diferencia un positrón de un protón?
La carga del positrón es positiva, por lo que su diferencia con el electrón y el neutrón es obvia. Pero el protón, a diferencia del electrón y el neutrón, también tiene carga positiva. Algunas personas cometen el error de creer que un positrón y un protón son esencialmente lo mismo.
La diferencia es que un protón es una partícula, una parte de la sustancia, materia que conforma nuestro mundo, que es parte de cada núcleo atómico. El positrón es la antipartícula del electrón. No tiene nada que ver con el protón, excepto por una carga positiva.
¿Quién descubrió el positrón?
Por primera vez, el físico inglés Paul Dirac sugirió la existencia del positrón en 1928. Su hipótesis era que una antipartícula con carga positiva corresponde al electrón. Además, Dirac sugirió que, al encontrarse, ambas partículas desaparecerían, liberando una gran cantidad de energía en el proceso. Otra de sus hipótesis fue que existe un proceso inverso en el que aparecen un electrón y una partícula que son inversas a él. La foto muestra las huellas de un electrón y sus antipartículas
Varios años después, el físico Carl Anderson (EE. UU.), fotografiando partículas con una cámara de niebla y estudiando sus huellas, descubrió rastros de partículas similares a los electrones. Sin embargo, las pistas tenían una curvatura inversa al campo magnético. Por lo tanto, su carga fue positiva. La relación entre la carga de la partícula y la masa era la misma que la de un electrón. Así, la teoría de Dirac se confirmó experimentalmente. anderson dioEsta antipartícula se llama positrón. Por su descubrimiento, el científico recibió el Premio Nobel de Física.
El sistema acoplado de electrón y positrón se llama "positronio".
Aniquilación
El término "aniquilación" se traduce como "desaparición" o "destrucción". Cuando Paul Dirac sugirió que la partícula electrón y la antipartícula del electrón desaparecerían en una colisión, se refería a su aniquilación. En otras palabras, este término describe el proceso de interacción entre la materia y la antimateria, lo que lleva a su desaparición mutua y la liberación de recursos energéticos durante este proceso. Como tal, la destrucción de la materia no ocurre, solo comienza a existir en una forma diferente.
Durante la colisión de un electrón y un positrón, se producen fotones: cuantos de radiación electromagnética. No tienen carga ni masa en reposo.
También existe un proceso inverso llamado "nacimiento de una pareja". En este caso, la partícula y la antipartícula aparecen como resultado de una interacción electromagnética o de otro tipo.
Incluso cuando un positrón y un electrón chocan, se libera energía. Basta con imaginar a qué conducirá la colisión de muchas partículas con antipartículas. El potencial energético de la aniquilación de la humanidad es invaluable.
Antiprotón y antineutrón
Es lógico suponer que dado que la antipartícula del electrón existe en la naturaleza, entonces otras partículas fundamentales deberíantienen antipartículas. El antiprotón y el antineutrón fueron descubiertos en 1955 y 1956 respectivamente. Un antiprotón tiene carga negativa, un antineutrón no tiene carga. Las antipartículas abiertas se denominan antinucleones. Por lo tanto, la antimateria tiene la siguiente forma: los núcleos de los átomos consisten en antinucleones y los positrones orbitan alrededor del núcleo.
En 1969 se obtuvo en la URSS el primer isótopo de antihelio.
En 1995, se desarrolló el antihidrógeno en el CERN (el laboratorio europeo de investigación nuclear).
Cómo obtener antimateria y su significado
Como se dijo, las antipartículas del electrón, protón y neutrón son capaces de aniquilarse con sus partículas originales, generando energía durante la colisión. Por lo tanto, el estudio de estos fenómenos es de gran importancia para varios campos de la ciencia.
Obtener antimateria es un proceso extremadamente largo, laborioso y costoso. Para ello se están construyendo aceleradores de partículas especiales y trampas magnéticas, que deberían contener la antimateria resultante. La antimateria es la sustancia más cara hasta la fecha.
Si la producción de antimateria pudiera ponerse en marcha, entonces la humanidad tendría energía para muchos años. Además, la antimateria podría utilizarse para crear combustible para cohetes, ya que, de hecho, este combustible se habría obtenido simplemente del contacto de la antimateria con cualquier sustancia.
Amenaza de antimateria
Al igual que muchos descubrimientos hechos por el hombre, el descubrimiento de antipartículas de electrones y nucleones puede presentar a las personas conuna seria amenaza Todos conocen el poder de la bomba atómica y la destrucción que puede causar. Pero el poder de la explosión durante el contacto de la materia con la antimateria es colosal y muchas veces mayor que la fuerza de una bomba atómica. Por lo tanto, si un día se inventa una "antibomba", la humanidad se pondrá al borde de la autodestrucción.
¿Qué conclusiones podemos sacar?
- El universo está formado por materia y antimateria.
- Las antipartículas del electrón y los nucleones se denominan "positrones" y "antinucleones".
- Las antipartículas tienen la carga opuesta.
- La colisión de materia y antimateria conduce a la aniquilación.
- La energía de la aniquilación es tan grande que puede beneficiar tanto a una persona como amenazar su existencia.
