ELEARNING.SK | PR SPRÁVY | GSGROUP | NAJDES.SK | BRIGÁDY, PRÁCA | GLOBALOFFICE.SK | REGISTRAČNÉ VIRTUÁlNE SÍDLO FIRMY | MINCE | CMS | ESHOP | TESTIVA
Prihlásenie:
>Staňte sa redaktorom eQuark.sk

eQuark.sk

Anketa

Ak by ste o tom mohli rozhodnúť práve vy, zaradili by ste Pluto opäť medzi planéty?

Quark

Aký je rozdiel medzi hmotou a antihmotou?

14.8.2008 10:07:51 | * q
| Počet zobrazení: 3006x

Odpovedá Mário Ziman, PhD.
Fyzikálny ústav SAV, Bratislava

 

Názov antihmota zaváňa niečím záhadným, ba až exotickým. Dokonca môže vzniknúť dojem, že ide skôr o výmysel žánru sci-fi, ako o niečo reálne, o niečo, čím sa veda skutočne zaoberá. Čiastočne je tento pohľad správny v zmysle, že s antihmotou sa spája istá záhada, ale vôbec nejde o pôvodný produkt vedecko-fantastickej literatúry. O antihmote po prvýkrát uvažoval fyzik Paul Dirac v roku 1928, keď mu pri výpočtoch vyšlo, že okrem elektrónu so záporným nábojom by mal existovať aj elektrón s nábojom kladným. O štyri roky neskôr túto časticu (elektrón s kladným nábojom) skutočne pozoroval vo svojich experimentoch Carl Anderson. Časticu nazvali pozitrón. Tým sa začal výskum antihmoty a jej správania sa.
Dnešná teória mikrosveta predpokladá, že každá častica sa môže vyskytovať aj v akejsi mutácii, ktorá sa líši iba znamienkom náboja (presnejšie znamienkom aditívnych kvantových nábojov). Takáto častica sa nazýva antičasticou a hovoríme o antihmote. Treba však mať na pamäti, že hmotnosti častice a antičastice sú presne rovnaké, čiže aj antihmota je hmotná! Matematický dôvod existencie antihmoty je z istého pohľadu celkom jednoduchý: odmocninou z čísla 4 je 2, ale aj -2. A presne takýmto spôsobom, iba znamienkom, sa líšia aj riešenia tzv. Diracovej rovnice popisujúcej správanie elektrónov a pozitrónov.
Zaujímavé veci sa dejú, ak sa hmota a antihmota stretnú. Častica a antičastica sa navzájom silne priťahujú (majú opačné náboje) a pri zrážke sa úplne zničia, alebo premenia sa na dvojicu fotónov s frekvenciou gama žiarenia. Tento proces nazývame anihiláciou. Fyzika nemá problém s existenciou hmoty alebo antihmoty. Okolo nás sa rovnako dobre môžu nachádzať atómy zložené z elektrónov a protónov, ako aj atómy poskladané z pozitrónov a antiprotónov. Napriek tomu v našom okolí antičastice prakticky nepozorujeme. Keďže sa však aj v procese anihilácie hmota a antihmota správajú rovnako, istou záhadou je, prečo nás obklopuje prakticky iba hmota zložená z elektrónov a protónov. Bolo tomu tak vždy, alebo predsa len existujú procesy, v ktorých sa hmota a antihmota správajú rôzne? Vysvetlenie tejto záhadnej asymetrie medzi hmotou a antihmotou je stále jednou z veľkých úloh fyziky. Zdá sa byť veľmi nepravdepodobné, že by tento rozdiel vznikol už pri samotnom Veľkom tresku. Jedným z názorov je, že iba v našej časti vesmíru je prevaha hmoty a existujú oblasti, v ktorých naopak prevláda antihmota. Okrem procesu anihilácie existuje aj opačný proces. Pri veľmi vysokých teplotách, v akých sa napríklad nachádzal vesmír tesne po Veľkom tresku, je energia dostatočná na to, aby sa vytvárali páry častíc a antičastíc. Túto epochu vývoja vesmíru, v ktorej mohlo prísť k prípadnej asymetrii medzi hmotou a antihmotou, nazývame baryogenézou. Antihmota v istom zmysle symetricky zrkadlí nábojové vlastnosti hmoty. A práve v období baryogenézy malo prísť k narušeniu tejto symetrie, čoho dôsledkom je dnešná ,,nadvláda” hmoty nad antihmotou. Ide však iba o jedno z možných vysvetlení a problém je stále predmetom pomerne intenzívneho vedeckého výskumu.
Prírodným zdrojom antičastíc je najmä kozmické žiarenie, alebo rádioaktívny rozpad. Pozitróny vznikajú pri rádioaktívnych rozpadoch jadier ako napr. O15, C11, atď. Okrem toho antičastice vznikajú pri vysokoenergetických zrážkach častíc, keď sa vyprodukuje energia dostatočná na vytvorenie páru častice a antičastice. Aj keď z dôvodov anihilácie ide zvyčajne o veľmi krátkodobú existenciu. Antičastice viac-menej výlučne pozorujeme v urýchľovačoch častíc, v ktorých nechávame častice zrážať sa pri veľkých rýchlostiach. Prvé antiprotóny spozorovali v roku 1955 v Bevatrone v Berkeley (USA). O 40 rokov neskôr sa vo švajčiarskom CERN-e podarilo na niekoľko desiatok nanosekúnd vytvoriť prvý antivodík, t.j. sústavu antiprotónu a pozitrónia. Výsledkom projektu ATHENA bolo vytvorenie antivodíka na dlhší čas. V pomerne zložitých, ale nesmierne zaujímavých experimentoch sa nakoniec podarilo uchovať antivodík až na niekoľko desiatok sekúnd. Na jeseň minulého roku sa dokonca podarilo uskutočniť reakciu iónu antihmoty (antiprotónu) s iónom molekuly vodíka a pomaly začíname hovoriť o chémii s antihmotou. Výsledkom spomínanej chemickej reakcie bola molekula vodíka a molekula tzv. protónia, čiže atomárneho systému protónu a antiprotónu.
Antihmotu, s ktorou sme sa doteraz stretli, by sme ľudskými zmyslami nedokázali vnímať. Ak by sme však aj mali nejaký hmotnejší kus antihmoty, tak veľmi pravdepodobne by sme nevideli žiaden rozdiel, ale mohlo by to byť aj veľmi nebezpečné. O tom však momentálne môžeme iba špekulovať. Mohlo by sa zdať, že antihmota s atómami našej ruky by mala veľmi rýchlo anihilovať. Avšak anihilácia ako taká sa týka častíc, ktoré netvoria molekuly, antimolekuly, antiatómy alebo atómy, teda nie sú nijako viazané. O vlastnostiach antiatómov a antimolekúl vieme zatiaľ iba veľmi málo, aby sme vedeli s určitosťou odpovedať na otázku, či by sme pohľadom zistili, že v ruke „držíme“ hmotu alebo antihmotu. Množstvo antihmoty zatiaľ nemeriame v jednotkách hmotnosti, ale v budúcnosti sa situácia môže radikálne zmeniť. Nielen vedecko-fantastická literatúra sa zaoberá myšlienkou antičasticového pohonu, ktorý je teoreticky tým najlepším zdrojom energie, aký si dnes vieme predstaviť. Dôvod je jednoduchý: anihilácia premení úplne všetku hmotu častíc a antičastíc na energiu podľa známeho vzťahu E=mc2. Zopár gramov takéhoto paliva by nám teoreticky poskytlo energiu potrebnú na cesty v rámci Slnečnej sústavy.
Zhrňme si to. Ako sme už povedali, rozdiel medzi hmotou a antihmotou je v tom, z čoho sa skladajú. Hmota je z častíc a antihmota z antičastíc, ktoré majú presne opačný náboj ako zodpovedajúce častice. Vo fyzike pracujeme s tým, že fyzikálne modely sa nemenia v čase, a tak sa ani rozdielnosti hmoty a antihmoty nemenia. Prečo častice a antičastice anihilujú? Nevieme, podobne ako nevieme, prečo sa hmotné telesá priťahujú, prečo vôbec funguje jav ako gravitácia. Sú typy otázok, ktoré sú síce veľmi zaujímavé, ale fyzika ich nerieši a nepozná na ne odpovede. Anihiláciu predpovedá fyzikálny model sveta, ktorý používame k jeho popisu. Ak by anihilácia nebola, tak by tento model nebol správny. V tomto prípade však experimenty potvrdzujú predpoklad, že častica a antičastica anihilujú. A to je asi základný poznatok, ktorý o svete antihmoty máme a niekedy v budúcnosti ho možno pochopíme hlbšie.

Zdieľaj článok
 
Hodnotenie: 4,12
Príspevok na titulke

Vyberte článok na titulku kliknutím na linku

 

www.brigada.sk - brigády, brigáda, práca, zamestnanie www.najdes.sk - katalóg, portál, vyhľadávač www.equark.sk - veda, výskum, technika www.uvery.sk - úvery, pôžičky, hypotéky www.elearning.sk - elearning, LMS, vzdelávanie, kurzy, elektronické vzdelávanie www.globaloffice.sk - registračné sídlo, virtuálna adresa a kancelária www.globalhosting.sk - domény, doména, webhosting, hosting www.globalweb.sk - CMS, WCMS, redakčný systém, publikačný systém www.globalshop.sk - internetový obchod, eshop, e-commerce Global Services Slovakia s.r.o. - www.gsgroup.sk, informačné systémy, portálové riešenia, intranety, web dizajn

Generuje redakčný CMS systém GlobalWeb spoločnosti Global Services Slovakia s.r.o.