Ce se întâmplă când un quark întâlnește un antiquark? puternica forță care ține quarcii și anticuarcii de trei, de asemenea, pot desena și un singur cuarc la un anticuarc. Multe dintre particule, care se găsesc în razele cosmice și acceleratori, cum ar fi pioni și kaonii ciudat - acest mic pachete cuarc și un anticuarc. Această combinație nu este nici materie, nici antimaterie, dar conține mostre din fiecare materie de cuarci și anticuarc antimaterie. În cazul în care cuarcul și anticuarcului sunt închise într-un univers în miniatură, care se extinde numai la o miime de miliardime dintr-un metru, se întâlnesc aproape instantaneu și distruge reciproc. Prin urmare, bujorul și kaonul trăiesc doar într-un timp foarte scurt.
Experimentele au arătat ce se întâmplă când un proton întâlnește un antiproton. Uneori acestea plutesc unul la celălalt, uneori la un accident de viteză unul în celălalt, iar produsul final variază. Cu cât viteza cu care se produce coliziunea, cu atât energia este mai mare, cu atât mai mulți pioni sau raze gamma create în timpul exploziei. In timpul experimentelor, oamenii de știință au învățat ce să se aștepte, dacă cineva a crea cu succes o sursă de energie bazată pe antimaterie, sau o bombă, sau în cazul în care atmosfera din spațiu sosesc antikamen. Am înțeles deja suficient pentru a anticipa eventualele rezultate.
Experimentele au arătat că anihilarea nu are loc instantaneu. In schimb, protonul și antiprotoni mic „dans“, așa cum au fost courting unul pe altul, și atunci există fuziune lor fatidica finală. Imaginați-vă protonii într-o bucată de materie când se apropie antiprotonul. Încărcarea pozitivă a protonului creează un câmp electric care se propagă în spațiu în scala atomilor. Aceste distanțe sunt aproximativ zece miliarde de un metru, iar noi par a fi mici, dar ele sunt de aproximativ zece mii de ori mai mare decât dimensiunea și a protonului și în sine de antiprotoni. În cazul în care un antiproton se apropie de protoni este relativ lent, acesta va fi prins datorită sarcinii opus și începe să se rotească în orbita sa în jurul protonului, la fel cum o face un electron în atomi obișnuiți. Inițial, această orbită este departe, ci ca antiprotonul va pierde energia lor, se va muta din exterior orbitele interne și, astfel, emit raze gamma. Aceste raze gamma pot fi prinse și energia lor măsurată. E ca și cum ar fi o pistă de frânare a unei mașini la locul unui accident, prin care poți determina succesiunea evenimentelor.
În cele din urmă, un antiproton este situat în apropiere de orbita și în raza de acțiune a forței puternice, care nu poate rezista fie protoni sau antiprotoni. dans Descris ar putea continua pentru o sutime de secundă, dar odată ce particula este acoperită de forța tare, sfârșitul vine aproape instantaneu. Vestea dezastrului este viteza luminii printr-un proton și un antiprotoni, iar acestea dispar în mai puțin de o miliardime de miliardime de secundă, lăsând razele gamma și pionii. Apoi, ei, de asemenea, dispar: bujori, constând dintr-un cuarc și un anticuarc, trăiesc foarte mult timp, ei autodistrugere, de asemenea, transformându-se în raze gamma sau electroni, pozitroni și neutrini, și toate transporta energia anihilare.
Annihilarea oferă o ocazie unică - eliberarea energiei din materie. Ce este asta? Bine sau rău? În lumea noastră materială, antimateria distruge totul. Dacă vrem ca antimateria să fie utilă, trebuie să învățăm să o restrângem și să o ținem în afara oricărei probleme și cât timp avem nevoie înainte de a ne folosi. Acum hai să vorbim despre rezolvarea acestei probleme.
Stocarea antimateriei
Problema stocării energiei nu se referă numai la antimaterie. Știm cum să depozităm petrol și gaze. Dar acum în întreaga lume se dezvoltă în mod activ energia alternativă, explorând posibilitatea utilizării panourilor solare și a generatoarelor eoliene. Electricitatea produsă de aceste surse de energie este deja utilizată, deși, desigur, înainte de iluminarea și încălzirea caselor numai cu ajutorul energiei solare, vântul și antimateria sunt încă foarte departe.
Dar există deja complexe energetice pentru generarea de energie din surse alternative - de exemplu, ele lucrează în așezări izolate mici din întreaga lume. Dacă trageți sute de kilometri de linii de la centrala electrică, pierderile vor fi nerezonabil de mari. Prin urmare, în astfel de colțuri se construiesc în mod activ stațiile solare și eoliene.
În Statele Unite, costul unui kilowatt în regiunile cu o cantitate mare de soare este de șapte cenți. Desigur, în sud, eficiența celulelor solare va fi întotdeauna mai mare. În unele regiuni, astfel de instalații sunt alese, conduse de grija față de mediu. Uneori, soarele și vântul sunt utilizate împreună cu rețeaua electrică.
Teoretic, eficiența conversiei energiei solare poate ajunge la 86% (antimateria - 100%). Este adevărat că eficiența bateriilor solare actuale în producția de masă este de numai 18%, dar este încă profitabilă. Și ce beneficii poate utiliza antimateria?
Secolul petrolului nu se va termina din cauza lipsei de petrol, ci din cauza apariției unor noi tehnologii, dintre care unul ar putea fi antimaterie. Până în prezent, metoda de conversie a energiei solare a atins deja un nivel atunci când începe să concureze cu sursele vechi existente de energie electrică, inclusiv centralele nucleare
Nu cu mult timp în urmă, a fost propusă o soluție pentru stocarea energiei generate de o baterie solară. Inventatorul american Ilon Mask a prezentat baterii litiu-ion. Poate că această invenție va schimba alinierea forțelor în energia mondială.
Și cum rămâne cu antimateria, care cu siguranță poate fi mai eficientă decât soarele și vântul? Problema de substanță de stocare care distruge totul, oferit Bruno carcase, un fizician austriac, care a studiat acceleratoare de fizică și a creat primul din lume ciocnește electroni-pozitroni. Aceasta grinda Collider de particule antiparticulă se rotesc într-unul și același inel unul față de celălalt, cu care se confruntă în două puncte unde detectoarele detectează rezultatul interacțiunii. Din moment ce antimateria va distruge orice obiect material, ar trebui să fie ținut într-o cușcă care nu are pereți. Soluția este un vid care este mai bun decât un spațiu deschis cu câmpuri magnetice și electrice. Ar trebui să conțină antiparticule, positroni sau antiprotoni, cum ar fi grinzile circulante.
Acest efect a fost realizat în laboratoarele angajate în fizica particulelor, cum ar fi CERN, în care magneții inel utilizat lungime de 27 km, unde timp de mai multe săptămâni grinzile pozitroni ghidate prin conducta de vid. Aceste pozitroni se deplasează cu viteza luminii și a trăi atâta timp cât timp nu atinge peretele tubului din cauza magneților este alimentat de energie electrică sau până când se confruntă cu atomi de gaz ocazionale în interiorul tubului.
Vom vorbi despre acest experiment de mai jos, iar acum suntem interesati de modul in care sa stocam antimateria, cum sa o transportam si sa o folosim in realitate. Categoric nu practic pentru a construi un magneți 27-km cerc și chiar mai mult pentru a le transporta din loc în loc. Și acest lucru nu este necesar. inel imens a fost realizările de top științifice, special concepute pentru grinzile de producție și de control ale antimaterie, la o viteză cât mai aproape posibil de limita de viteză naturală - 300 000 kilometri pe secundă. Dar ideea inițială și tehnologia au apărut mult mai devreme decât construcția de magnet inel, în 1960, și aparține spus Bruno carcaselor. Deși în acel moment nici el, nici altcineva nu au putut prevedea că aceasta ar putea fi o soluție la problema stocării antimateriei.
Acesta a fost urmat de experimente de fizica SUA Ernest Lawrence (1901-1958), care a propus ideea și ciclotron construit - primul din lume ciclică accelerator - accelerator de protoni, în care frecvența câmpului electric de accelerare și câmpul magnetic este constant în timp, iar particulele se mișcă de-a lungul plat spirală construibil . Lawrence a propus o trecere multiplă a particulelor de accelerație cu o tensiune relativ scăzută. Pentru circuitul orbita câmp magnetic constant pentru accelerarea particulelor - localizate câmp electric de înaltă frecvență, cu o amplitudine mai multor kilovolți. Pentru nonrelativista particulelor de frecvență revoluție independentă de viteză, cu toate acestea a particulelor care trece în mod repetat, prin diferența de accelerare și creșterea vitezei sale și raza de rotație, încă ajunge la diferența de accelerare în faza dorită cu câmpul electric. Pentru aceasta, Lawrence a primit premiul Nobel în 1939 (și a primit brevetul în 1934). În general, el a construit mai multe ciclotroni, de fiecare dată îmbunătățind cel precedent. Lawrence a lăsat în urmă funcționează pe fizica nucleară și aplicarea acesteia în biologie și medicină, și a fost un participant la crearea bombei atomice. Se poate spune că datorită ciclotului Lawrence, a apărut fizica modernă de înaltă energie.
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: