Salah satu tugas paling menarik yang dihadapi sains modern adalah mengungkap misteri alam semesta. Diketahui bahwa segala sesuatu di dunia terdiri dari materi atau substansi. Tetapi, menurut asumsi para ilmuwan, pada saat Ledakan Besar, tidak hanya zat yang membentuk semua benda di dunia sekitarnya yang terbentuk, tetapi juga apa yang disebut antimateri, antimateri dan, oleh karena itu, antipartikel dari masalah.
Antipartikel elektron
Antipartikel pertama yang diprediksi keberadaannya dan kemudian dibuktikan secara ilmiah adalah positron.
Untuk memahami asal usul antipartikel ini, ada baiknya mengacu pada struktur atom. Diketahui bahwa inti atom mengandung proton (partikel bermuatan positif) dan neutron (partikel yang tidak bermuatan). Elektron beredar di orbitnya - partikel dengan muatan listrik negatif.
Positron adalah antipartikel elektron. Ini memiliki muatan positif. Dalam fisika, simbol untuk positron terlihat seperti ini: e+ (simbol yang digunakan untuk menunjukkan elektron adalahe-). Antipartikel ini muncul sebagai hasil peluruhan radioaktif.
Bagaimana positron berbeda dari proton?
Muatan positron positif, jadi perbedaannya dari elektron dan neutron jelas. Tetapi proton, tidak seperti elektron dan neutron, juga memiliki muatan positif. Beberapa orang membuat kesalahan dengan percaya bahwa positron dan proton pada dasarnya adalah hal yang sama.
Perbedaannya adalah proton adalah partikel, bagian dari zat, materi yang membentuk dunia kita, yang merupakan bagian dari setiap inti atom. Positron adalah antipartikel elektron. Tidak ada hubungannya dengan proton, kecuali muatan positif.
Siapa yang menemukan positron?
Untuk pertama kalinya, keberadaan positron diusulkan oleh fisikawan Inggris Paul Dirac pada tahun 1928. Hipotesisnya adalah bahwa antipartikel dengan muatan positif sesuai dengan elektron. Selain itu, Dirac menyarankan bahwa, setelah bertemu, kedua partikel akan menghilang, melepaskan sejumlah besar energi dalam prosesnya. Hipotesisnya yang lain adalah bahwa ada proses terbalik di mana elektron dan partikel muncul yang berbanding terbalik dengannya. Foto menunjukkan jejak elektron dan antipartikelnya
Beberapa tahun kemudian, fisikawan Carl Anderson (AS), memotret partikel dengan ruang awan dan mempelajari jejaknya, menemukan jejak partikel yang mirip dengan elektron. Namun, trek memiliki kelengkungan terbalik dari medan magnet. Oleh karena itu, muatan mereka positif. Rasio muatan partikel terhadap massa sama dengan rasio elektron. Dengan demikian, teori Dirac dikonfirmasi secara eksperimental. Anderson memberiAntipartikel ini disebut positron. Atas penemuannya, ilmuwan tersebut dianugerahi Penghargaan Nobel dalam Fisika.
Sistem gabungan elektron dan positron disebut "positronium".
Pemusnahan
Istilah "pemusnahan" diterjemahkan sebagai "penghilangan" atau "penghancuran". Ketika Paul Dirac menyarankan bahwa elektron partikel dan antipartikel elektron akan menghilang dalam tumbukan, pemusnahan merekalah yang dimaksudkan. Dengan kata lain, istilah ini menggambarkan proses interaksi antara materi dan antimateri, yang mengarah pada hilangnya satu sama lain dan pelepasan sumber daya energi selama proses ini. Dengan demikian, penghancuran materi tidak terjadi, ia hanya mulai ada dalam bentuk yang berbeda.
Selama tumbukan elektron dan positron, foton dihasilkan - kuanta radiasi elektromagnetik. Mereka tidak memiliki muatan atau massa diam.
Ada juga proses sebaliknya yang disebut "kelahiran pasangan". Dalam hal ini, partikel dan antipartikel muncul sebagai hasil interaksi elektromagnetik atau lainnya.
Bahkan ketika satu positron dan satu elektron bertabrakan, energi dilepaskan. Cukup membayangkan apa yang akan terjadi akibat tumbukan banyak partikel dengan antipartikel. Potensi energi pemusnahan bagi umat manusia sangat berharga.
Antiproton dan antineutron
Masuk akal untuk berasumsi bahwa karena antipartikel elektron ada di alam, maka partikel fundamental lainnya harusmemiliki antipartikel. Antiproton dan antineutron ditemukan masing-masing pada tahun 1955 dan 1956. Antiproton bermuatan negatif, antineutron tidak bermuatan. Antipartikel terbuka disebut antinukleon. Jadi, antimateri memiliki bentuk sebagai berikut: inti atom terdiri dari antinukleon, dan positron mengorbit di sekitar inti.
Pada tahun 1969, isotop antihelium pertama diperoleh di Uni Soviet.
Pada tahun 1995, antihidrogen dikembangkan di CERN (laboratorium penelitian nuklir Eropa).
Mendapatkan antimateri dan artinya
Seperti yang telah dikatakan, antipartikel dari elektron, proton, dan neutron dapat musnah dengan partikel aslinya, menghasilkan energi selama tumbukan. Oleh karena itu, kajian terhadap fenomena tersebut sangat penting untuk berbagai bidang ilmu pengetahuan.
Mendapatkan antimateri adalah proses yang sangat panjang, melelahkan, dan mahal. Untuk ini, akselerator partikel khusus dan perangkap magnet sedang dibangun, yang seharusnya menahan antimateri yang dihasilkan. Antimateri adalah zat yang paling mahal sampai saat ini.
Jika produksi antimateri dapat dimulai, maka umat manusia akan diberi energi selama bertahun-tahun. Selain itu, antimateri dapat digunakan untuk membuat bahan bakar roket, karena sebenarnya bahan bakar ini diperoleh hanya dari kontak antimateri dengan zat apa pun.
Ancaman Antimateri
Seperti banyak penemuan yang dibuat oleh manusia, penemuan antipartikel elektron dan nukleon dapat memberi orangancaman serius. Semua orang tahu kekuatan bom atom dan kehancuran yang ditimbulkannya. Tetapi kekuatan ledakan selama kontak materi dengan antimateri sangat besar dan berkali-kali lebih besar daripada kekuatan bom atom. Jadi, jika suatu hari "anti-bom" ditemukan, umat manusia akan berada di ambang kehancuran diri.
Kesimpulan apa yang bisa kita ambil?
- Alam semesta terdiri dari materi dan antimateri.
- Antipartikel elektron dan nukleon disebut "positron" dan "antinukleon".
- Antipartikel memiliki muatan yang berlawanan.
- Tabrakan materi dan antimateri mengarah pada pemusnahan.
- Energi pemusnahan begitu besar sehingga dapat bermanfaat bagi seseorang dan mengancam keberadaannya.
