Головна |
« Попередня | Наступна » | |
Відкриття антисвіту |
||
Все почалося з того, що фізики задумалися над питанням: що ж все-таки відбувається з речовиною в процесі розподілу? Справа в тому, що при перетворенні водню в результаті поділу в гелій тільки 0,75% початкової маси водню переходило в енергію. Чи можна було зробити так, щоб, узявши певну кількість маси, повністю звернути її в енергію? У цьому випадку могло б виділитися в 140 разів більше енергії, ніж при діленні водню. Якщо ж замість водню використовувався б уран, вийшов би ідеальний джерело енергії. І нарешті, за яких умов можна було досягти повної анігіляції речовини? У 1928 році англійський фізик Поль Дірак (1902 - 1984) опублікував статтю, в якій передбачив можливість існування частинки, повністю збігається за властивостями з електроном, але володіє позитивним зарядом. Якщо електрон був частинкою, то можна було припустити, що його позитивно заряджений близнюк був «античастицей». Більш того, з теорії Дірака випливало, що кожна частка має свого «близнюка» з протилежним зарядом. Висновки Дірака виглядали настільки нетрадиційно, що спочатку ніхто не повірив у реальність античастинок. Тільки в 1932 році, коли Сиріл Андерсон, який вивчав вплив космічних частинок на свинець, отримав фото треку частинки, яка залишала точно такі ж сліди, що і електрон, але відхиляються в інший бік під дією магнітного поля , правота Дірака була доведена. Фото свідчило про виявлення першого в історії античастинки. Андерсон виявив своєрідного двійника електрона, який пізніше був названий позитроном. Незабаром позитрони знайшли всюди. Виявилося, що деякі радіоактивні ізотопи, отримані в лабораторії Жоліо-Кюрі і іншими вченими, випускали позитивні бета-частинки, які також є позитронами. Коли ядро випускає звичайну бета-частинку або з ядра вилітає електрон, що знаходиться вну три ядра нейтрон перетворюється на протон. При випущенні позитивної бета-частинки відбувається протилежний процес - протон перетворюється в нейтрон. Але позитрон не стійкий і існує недовго, всього мільйонні частки секунди. Майже відразу ж він стикається з атомом, що містить електрони, і притягається до нього, оскільки має протилежний електричний заряд. Процес, при якому електрони і позитрони взаємно знищуються, називається анігіляцією. Однак вони не зникають повністю. Знищуючись, їх маса перетворюється на відповідну кількість енергії, яке випромінюється у формі гамма-випромінювання. Правда, відомий і зворотний процес. Володіє достатньою енергією гамма-промінь може бути перетворений на електрон і позитрон. Явище отримало назву «народження електро-позитронного пар». Вперше його зафіксували в ході експериментів і 1930 році, але значення усвідомили після відкриття позитрона. Оскільки і електрон, і позитрон мають досить невелику масу, кількість енергії, яка звільнялася при їх анігіляції, також не надто велике. І все ж первісна теорія Дірака про існування античастинок підтверджувалася не повністю. Відповідно до цієї теорії, кожна частка повинна була мати якусь відповідну їй античастинку. Скажімо, протон повинен був мати Антипротон, рівний йому за масою, але мав негативний заряд такої ж величини, як і позитивний заряд протона. Дійсно, Антипротон виявився в 1836 разів важчим, ніж позитрон. І для освіти протон-антипротонів пари було потрібно в 1836 разів більше енергії гамма-променів або космічних частинок, ніж для утворення електрон-позитрон-ної пари. Космічні частинки з необхідною енергією існують, але зустрічаються не так часто, і можливість їх потрапляння в детектор, який може зафіксувати освіту протон-антипротонів пари, вельми рідкісна. Щоб спостерігати її освіту, фізикам довелося чекати до тих пір, поки не побудували досить потужні прискорювачі, які могли виробляти достатню кількість енергії, щоб відбулося утворення протон-антипротонів пари. Це трапилося на початку 1950-х років, коли в Брукхевенської національної лабораторії на Лонг-Айленді в 1952 році був запущений прискорювач Космотрон. Інший пристрій, Беватрон, побудували в Каліфорнійському університеті в 1954 році. Саме на беватроні фізики Еміліо Сегре (1905-1989) і Оуен Чемберлен в 1956 році вперше зафіксували освіту антипротона і досліджували його властивості. Виявилося, що Антипротон існував набагато довше, ніж позитрон. Його оточувало незліченна кількість ядер, що містять протони, і за крихітні частки секунди вони вступали у взаємодію. Антипротон і протон також взаємно знищувалися, але, володіючи більшою (в 1836 разів) масою, вони відповідно і випускали в 1836 разів більше енергії, ніж при анігіляції електрона і позитрона. Існував і антинейтрон, про відкриття в 1956 році повідомив італійський фізик Оресте Пиччиони і його помічники. Оскільки у нейтронів не було заряду, то він відповідно відсутній і у антинейтронів, тому спочатку було незрозуміло, чому ж все-таки відрізняються дві ці частинки. Виявилося, що напрямок магнітного поля у нейтрона і антинейтрона було протилежним. У 1965 році американський фізик Леон Ледерман і його помічники отримали поєднання антипротона і антинейтрона, які разом утворили антідейтрон, тобто ядро антідейтерія (антиводню-2). Все це прекрасно підтвердило, що античастинки існують не тільки самі по собі, а й можуть утворювати антиматерію, яка буде точно ідентичною звичайної матерії за своїми властивостями, за винятком того факту, що електричні заряди і магнітні поля будуть повернені у протилежний бік. Якщо нам буде доступна антиматерія і ми зможемо управляти процесом її взаємодії з речовиною, то отримаємо джерело енергії в багато разів значніше, ніж реакція розщеплення водню. Врахуємо і той факт, що її отримати набагато простіше, ніж створити умови для поділу водню. Але на Землі немає антиматерії, за винятком тих мікроскопічних кількостей, які утворюються в ході експериментів, що вимагають величезної енергії. Поки ніхто не запропонував спосіб отримання антиматерії, що не вимагає величезних витрат енергії. Можливо, людство ніколи не зможе використовувати її як джерело енергії. Правда, ми пам'ятаємо і пророкування Резерфорда про те, що ніколи не вдасться опанувати ядерною енергією, яке не збулося. Мабуть, найкраще «ніколи не говорити ніколи».
|
||
« Попередня | Наступна » | |
|
||
Інформація, релевантна " Відкриття антисвіту " |
||
|