الأخبار والسياسة

اعتراض العلماء المادة المضادة لأول مرة

أغسطس 2022

اعتراض العلماء المادة المضادة لأول مرة


لنبدأ بالواضح. كل كائن في الكون مصنوع من المادة. كل المسألة تأخذ مساحة وبالتالي تمتلك كتلة. الآن ، وفقا لمعادلة الأكثر شهرة في كل العصور ، E = مولودية2ليست الكتلة سوى شكل من أشكال الطاقة. يمكن تحويله إلى طاقة بسرعة الضوء تضاعف سرعة الضوء. الشيء هو أن الضوء يسير بسرعة 3 ملايين متر في الثانية ، لذا فهذه مسافة هائلة لدرجة أنه لا يمكن فهمه ، ناهيك عن نفسه التربيعية.

لا يهم. النقطة المهمة هي أن المعادلة تعمل في كلا الاتجاهين: الطاقة يمكن أن تصبح كتلة. ومع ذلك ، كما أوضح الفيزيائي رولف لاندوا في فيديو TED-Ed: "مثل عملتين بسعر صرف ضخم ، فإن 90 تريليون جول من الطاقة تعادل 1 غرام من الكتلة". لذلك ، ستكون هناك حاجة إلى طاقة أكثر مما أطلقته قنبلة ناغازاكي لتشكيل شيء بحجم مشبك الورق. ليس لدينا الوسائل للقيام بذلك ، لكن CERN تقترب.

مقرها بالقرب من جنيف ، سويسرا ، CERN هي المنظمة الأوروبية للبحوث النووية. ويحدث أيضًا أن تكون مسقط رأس شبكة الويب العالمية ، لذا يمكنك شكرها على قدرتك على قراءة هذه المقالة في المقام الأول. ولكن دعونا لا نستطرد. فيما يتعلق بموضوعنا ، تدير سيرن أكبر مختبر فيزياء الجسيمات في العالم. تعمل جميع أجهزتها في الإجابة على السؤال ، "ما هو الكون؟"

المادة والمادة المضادة

تقول فيزياء الجسيمات إن الكون مصنوع من المادة والمواد المضادة. الآن ، كلنا نعرف عن نظرية Big Bang ، وهي الظاهرة التي خلقت كل شيء في الكون. إذن من أين تأتي المادة المضادة؟ أدخل بول ديراك ، مؤلف معادلة أقل شهرة.

في الفيزياء ، تتكون المادة من ذرات ، وتتكون الذرات من جزيئات مثل البروتونات والإلكترونات. تحمل البروتونات شحنة كهربائية موجبة بينما تحمل الإلكترونات شحنة سالبة. استنادًا إلى معادلة آينشتاين ، تنبأ ديراك أن كل جسيم في الكون له توأم وجسيم مضاد له شحنة كهربائية معكوسة. كما يوضح موقع CERN ، هذا هو "تماماً مثل المعادلة x2 = 4 يمكن أن يكون له حلان ممكنان (x = 2 أو x = -2). " المسألة ، المادة المضادة. ثبت أن ديراك على حق وفاز بجائزة نوبل عام 1933.

قد يبدو مثل الخيال العلمي ، ولكن وفقا ل تناظر مجلة ، ينبعث الموز العادي مضادًا للإلكترون (يُسمى البوزيترون) كل 75 دقيقة بسبب ذرات البوتاسيوم الموجودة فيه. ومع ذلك ، عندما يلمس المادة المضادة المادة ، فكلاهما يهلكان الشيطان! يحول الكتلة إلى الطاقة. هذا ما يحدث للبوزيترونات الموز عندما تصطدم بالإلكترونات في الهواء.

الآن ، وفقًا لنفس المنطق ، لا يجب أن نكون جميعًا موجودين. يجب أن يكون الانفجار العظيم قد أنتج كميات متساوية من المادة والمواد المضادة ، والتي كان يجب أن تدمر بعضها البعض ولا تترك سوى الطاقة. ومع ذلك نحن هنا. بوضوح ، هناك المزيد من المادة في الكون. هناك ما هو أكثر من المادة المضادة لما هو مقترح في معادلة ديراك ، وهذا هو ما يدفع فيزياء الجسيمات.

أخذ المادة المضادة في أيديهم

إن CERN "مصنع مضاد للمواد" منذ عام 1995 ، عندما ابتكر علماءها تسع ذرات من الهيدروجين المضاد. يحتوي الهيدروجين على أبسط بنية في الكون - إلكترون واحد يدور حول بروتون واحد - لذلك كان مضادها الأسهل لإنتاجه. لم يكن بهذه السهولة التمسك بهم لفترة كافية لمعرفة المزيد عن المادة المضادة. بعد سبع سنوات ، جمعت تجربتان أخريان المزيد من ذرات الهيدروجين المضاد ، لكنهما لا يزالان عابرين فقط.

في 17 نوفمبر 2010 ، اكتشف فريق ALPHA ذلك. ولأول مرة على الإطلاق ، احتفظوا بـ38 ذرة من الهيدروجين المضاد في مكانهم باستخدام حاوية مصنوعة من الحقول المغناطيسية. هذا المحاصرين antiatoms لمدة 172 ميلي ثانية - غمضة عين لنا ، ولكن لفترة طويلة بما يكفي للعلماء للنظر في الأشياء. لقد تحسنوا في السنة التالية ، حيث حملوا ذرات الهيدروجين المضاد لمدة لا تقل عن 16 دقيقة.

فلماذا يهم المادة المضادة كثيرا؟

يعتقد البعض أنه يمكن أن يشعل الصواريخ أو يفجر المدن ، كما يتصور في قصص مثل ستار تريك, الصورة الرمزية و الملائكة والشياطين. ومع ذلك ، فإن المادة المضادة ليست مصدر طاقة في انتظار التعدين ؛ نحن تصنيعها أنفسنا. ما هو أكثر من ذلك ، وفقا ل تناظرجميع المواد المضادة التي قمنا بإنتاجها "لن تكون كافية لغلي كوب من الشاي." الطاقة المستهلكة لا تستحق الإنتاج - انفجار كارثي ؛ مقطع صغير ورقة صغيرة.

في الواقع ، يدرس فريق ACE في CERN البروتونات المضادة للاستخدام في علاج السرطان ، وليس الأسلحة. ومع ذلك ، في الغالب ، علماء الفيزياء فقط هل حقا تريد أن تعرف سبب وجود مادة مضادة أقل في الكون مقارنةً بحسابها. كيف تختفي؟ هل هو نفس الأمر؟ هل يتفاعل بشكل مختلف مع الضوء ، أم للجاذبية؟ بأنهي طريقة؟ لا يزال هناك الكثير من الأسئلة ، لكن من المفترض أن النتيجة ستكون ذات يوم تستحق كل هذا الجهد.

أقوى من الفولاذ وأخف من الهواء - أغرب المواد الكيميائية على وجه الأرض !! (أغسطس 2022)



المادة العلامات: اعتراض العلماء على المادة الأولى ، اليوم في التاريخ ، المادة المضادة ، أينشتاين ، e = mc2 ، رولف لاندوا ، سيرن ، المنظمة الأوروبية للبحوث النووية ، شبكة الويب العالمية ، فيزياء الجسيمات ، الانفجار الكبير ، نظرية الانفجار الكبير ، بول ديراك ، 1933 نوبل جائزة ، مصنع المادة المضادة ، بوزيترون ، الهيدروجين المضاد ، مضادات

مسحور!

مسحور!

تلفزيون اند أفلام