Nauki przyrodnicze
MENU
STRONA GŁÓWNA
Przyroda polska
Zdjęcia natury
Fizyka teoretyczna
Biologia teoretyczna
Biochemia
Biologia molekularna
Ornitologia
Rośliny Polski
Botanika
Zoologia
Internetowe ZOO
Związki czynne roślin
Pierwiastki
chemiczne
Chemia nieorg.
Chemia organiczna
Ciekawostki
biologiczne
Ciekawostki
fizyczne
Ciekawostki
chemiczne
Ciekawe książki
Ciekawe strony www
Słownik

INFO
INFO O AUTORZE
KONTAKT

Do działu: FIZYKA TEORETYCZNA →

Antymateria

Antymateria składa się z antycząstek. Mają one te same masy spoczynkowe i zwykle te same czasy życia, co ich materialne odpowiedniki - cząstki elementarne. Różnica pojawia się natomiast w przeciwnym znaku momentu magnetycznego i tzw. addytywnych liczb kwantowych (np. ładunku, dziwności, koloru, izospinu, liczby leptonowej i barionowej).
Jeżeli jakaś cząstka ma wszystkie wartości liczb kwantowych równe zeru, to jest ona sama dla siebie antycząstką. Jest tak np. w przypadku fotonu.

Przewidywanie istnienia antymaterii pochodzi pierwotnie od Paula Adriena Diraca - wybitnego angielskiego fizyka. W 1928 roku sformułował on słynne równanie Diraca, które przewidywało istnienie pozytonu czyli antyelektronu - cząstki o przeciwnym do elektronu ładunku i o tej samej masie spoczynkowej.
Już w 1932 roku istnienie pozytonu w przyrodzie zostało potwierdzone. Dokonał tego C.D.Anderson badając składniki promieniowania kosmicznego. Później odkryto inne, mniej podstawowe antycząstki: antyproton (1955 r.) i antyneutron (1956 r.).
Na dzień dzisiejszy znamy nawet układy złożone z materii i antymaterii (pozytonium = elektron + pozyton) albo z samej antymaterii (atomy antywodoru lub antydeuteru).

Wytworzoną antymaterię bardzo trudno jest przechowywać, bo szybko "reaguje" ona ze zwykłą materią z wytworzeniem fotonów. Ten proces to właśnie anihilacja. Zjawisko do niej odwrotne - kreacja to powstanie pary cząstka-antycząstka z wysokoenergetycznego fotonu. W procesie tym niezbędna jest obecność otaczającej go materii, bo kreacja w próżni nie jest możliwa.

Paul Dirac uważał, że antymateria istnieje we Wszechświecie powszechnie. Nie jest to pewne. Na dzień dzisiejszy wiemy, że całe galaktyki lub gromady galaktyk zbudowane są jednolicie: albo całkowicie z materii albo antymaterii, bo nie obserwuje się na ich obszarze rozległych źródeł promieniowania pochodzącego z anihilacji, jakie w przeciwnym wypadku musiałoby istnieć. Promieniowanie kosmiczne, docierające do Ziemi, składa się głównie z materii, co sugeruje, że przynajmniej nasza gromada galaktyk (Układ Lokalny) zbudowana jest jednolicie.

Obecnie dominuje pogląd mówiący, że cały Wszechświat zbudowany jest prawie wyłącznie z materii. Jest to jednak pogląd, którego logiczną konsekwencją jest pytanie: dlaczego akurat z materii?
Odpowiedź na to pytanie jest na razie tylko hipotezą. Przypuszcza się, że na samym początku Wszechświata było tyle samo materii, co antymaterii w postaci tzw. cząstek X i antyX. Są to bozony postulowane przez teorie wielkiej unifikacji (GUT). GUT-y przewidują, że cząstki X mogą rozpadać się głównie na kwarki, a antyX - głównie na antykwarki.
Możliwe, że szybkość rozpadu cząstek X była trochę wyższa niż u antyX, przez co powstawało więcej kwarków niż antykwarków. Różnica była niewielka: na każde
300 000 000 kwarków przypadało 299 999 999 antykwarków. Potem 299 999 999 antykwarków anihilowało z 299 999 999 kwarkami i zostawał 1 trwały kwark. To pozostające kwarki wchodziły później w skład protonów i neutronów - trwałych składników materii.

Co prawda, zarysowany powyżej obraz jest czysto hipotetyczny, ale dysponujemy już danymi doświadczalnymi, które pokazują, że cząstka materii i jej antymaterialny odpowiednik mogą różnić się szybkością rozpadu. Zaobserwowano, że mezony K0 rozpadają się trochę częściej niż antymezony K0. Różnica wynosi tylko 0,007. To właśnie zjawisko asymetrii pomiędzy trwałością niektórych cząstek materialnych i antymaterialnych jest podstawą hipotez tłumaczących dominację materii we współczesnym Wszechświecie.

MACIEJ PANCZYKOWSKI

 Autor wortalu: Maciej Panczykowski, Copyright © 2003-2018 by Maciej Panczykowski