반물질은 공상 과학 주제가 아니라 진정한 물질입니다. 반물질은 일반 입자의 반대 전하와 다른 양자 수를 갖는 항 입자로 구성된 물질입니다.
규칙적인 원자는 음으로 차지 된 전자의 구름으로 둘러싸인 양의 차전 된 양성자 및 중성자의 핵을 갖는다. 안티 라테스 원자는 포트 론이라고 불리는 양의 차전 된 항 분광체로 둘러싸인 음전 차전 된 안티 프로톤 및 중성 (아직 다른) 중성자의 핵을 갖는다. 물질과 반물질 원자와 이온은 서로 정확히 동일하게 행동합니다. 반물질은 화학적 결합과 아마도 물질과 정확히 동일한 분자를 형성합니다. 갑자기 우주의 모든 것이 물질에서 반물질로 전환된다면, 우리는 그 차이를 알지 못할 것입니다.
물질과 반물질이 충돌하면 결과가 전멸됩니다. 입자의 질량은 에너지로 전환되며, 이는 감마 광자, 중성미자 및 기타 입자로 방출됩니다. 에너지 방출은 엄청납니다. 예를 들어, 1 킬로그램의 물질을 1 킬로그램의 반물질 반응으로 반응하여 방출되는 에너지는 1.8 × 10 줄로이며, 이는 지금까지 폭발 한 최대의 열핵 무기의 수율보다 약간 작습니다.
.안티 라테의 예
세 가지 조건은 정기적으로 반 반물을 형성합니다 :방사성 붕괴, 매우 높은 온도 및 고 에너지 입자 충돌. 입자 콜리드는 포지 트론, 안티 프로톤, 항 핵, 항-핵, 항 하이드로겐 및 항해도를 생산했습니다.
그러나 고 에너지 물리 시설을 방문하지 않고 반물질을 만날 수 있습니다. 바나나, 인체 및 기타 천연 칼륨 -40의 천연 공급원은 β 붕괴로부터 포지 트론을 방출합니다. 이 포지 트론은 전자와 반응하여 소멸로부터 에너지를 방출하지만 반응은 건강 위협을 제기하지 않습니다. 번개는 또한 포트 론을 생산하여 물질과 반응하여 일부 감마 방사선을 생성합니다. 우주 광선에는 positrons와 일부 안티 프로톤이 포함되어 있습니다. PET 스캔에는 포지 트론이 포함됩니다. 태양 플레어는 밴 앨런 방사선 벨트에 갇히고 오로라를 유발할 수있는 안티 프로톤을 방출 할 수 있습니다. 중성자 별과 블랙홀은 양전자 전자 혈장을 생성합니다.
반물질의 사용
연구 외에도 반물질은 핵 의학에 사용되며 연료 또는 무기로 사용될 수 있습니다.
양전자 방출 단층 촬영 (PET)은 포지 트론을 방출하는 방사성 동위 원소를 사용합니다. Positrons는 전자를 전멸 할 때 감마선을 방출합니다. 감지기는 감마선 방출을 맵핑하여 신체의 3 차원 이미지를 형성합니다. 안티 프로톤은 또한 암 세포를 죽이는 요법으로 사용될 수 있습니다.
반 반물질 반응은 다른 연료보다 추력 대 무게 비율이 높기 때문에 반물질은 행성 간 및 성간 이동을위한 연료 일 수 있습니다. 소멸 생성물에는 감마 방사선 (전자-포스 트론 반응)과 파이온 (양성자-안티 트로 톤 반응 용)이 포함되기 때문에 어려움은 추력을 지시하는 것입니다. 자석은 하전 입자의 방향을 제어하는 데 사용될 수 있지만,이 기술은 반물질 로켓에서 화성으로 타기 전에 갈 길이 멀다.
이론적으로, 반물질은 핵무기의 방아쇠로 사용될 수 있거나 물질 항체 반응은 폭발적 일 수있다. 두 가지 단점은 충분한 안티 라트 산물을 생산하고 저장하는 데 어려움이 있습니다.
반물질은 어떻게 저장됩니까?
반물질을 평범한 용기에 보관할 수는 없습니다. 왜냐하면 같은 양의 물질에 반응하고 전멸시키기 때문입니다. 대신, 과학자들은 안티 산물을 잡고있는 펜트 트랩이라는 장치를 사용합니다. Penning Trap은 전기 및 자기장을 사용하여 하전 입자를 제자리에 고정하지만 중립적 인 안티 스테om을 유지할 수는 없습니다. 물질 및 안티 산물 원자는 원자 트랩 (전기 또는 자기 쌍극자 기반)과 레이저 (자기 광학 트랩 및 광학 핀셋)에 의해 유지됩니다.
물질과 반물질의 비대칭
관찰 가능한 우주는 거의 전적으로 반물질이 거의없는 일반적인 문제로 구성됩니다. 다시 말해, 그것은 물질과 반물질과 관련하여 비대칭입니다. 과학자들은 빅뱅이 같은 양의 물질과 반물질을 생산했다고 생각 하므로이 비대칭은 미스터리입니다. 물질의 양과 반 반물질이 균질하지 않았으므로 대부분의 문제와 반물질이 서로를 소멸 시켰습니다. 이런 일이 발생하면, 그것은 많은 에너지를 생산했으며 (상대적으로) 소량의 일반적인 물질이 살아 남았거나 우주는 물질과 반자 반자의 주머니로 구성됩니다. 후자의 사건이 발생하면 먼 안티 나터 은하를 찾을 수 있습니다. 반물질 은하는 존재한다면, 이들이 존재한다면, 일반적인 은하와 동일한 화학 조성, 흡수 스펙트럼 및 방출 스펙트럼을 가질 것이기 때문에 감지하기가 어려울 것이다. 그것들을 찾는 열쇠는 물질과 반물질 사이의 경계에서 소멸 사건을 찾는 것입니다.
역사
Arthur Schuster는 1898 년 자연에게 편지로“반물질”이라는 용어를 만들었습니다. Schuster는 안티 아티 아, 항만 전멸의 아이디어를 제안했습니다. 반물질을위한 과학 재단은 Paul Dirac에서 시작되었습니다. 1928 년, Dirac은 전자의 슈뢰딩거 파 방정식과 동등한 상대 론적 론적 론적 론적 론적 론적 론적 론적 론적 론적 론적 론적 론적 론적 론적 론적 론적 론적 론적 론적 론적 론적 론적 론적 론적 론적 론적 론적 론적 론적 론적 론적 론적 항자를 예측했다고 썼다. 1932 년 Carl D. Anderson은 항자를 발견했으며, 그는 양전자 (“양의 전자”)를 지명했습니다. Dirac은 1933 년 노벨 물리학상을 Erwin Schrödinger와 함께“새로운 생산적인 형태의 원자 이론을 발견하기 위해”공유했습니다. 앤더슨은 1936 년 양전자 발견으로 물리학 상을 받았습니다.
참조
- Agakishiev, H.; et al. (Star Collaboration) (2011). “항체 헬륨 -4 핵의 관찰”. 자연 . 473 (7347) :353–356. doi :10.1038/nature10079
- Amoretti, M.; et al. (2002). “차가운 항 수학 원자의 생산 및 검출”. 자연 . 419 (6906) :456–459. doi :10.1038/nature01096
- Canetti, L.; et al. (2012). “우주의 물질과 반물질”. 새로운 J. Phys . 14 (9) :095012. doi :10.1088/1367-2630/14/9/095012
- Dirac, Paul A. M. (1965). 물리학 노벨 강의 . 12. 암스테르담-론돈-뉴욕 :Elsevier. pp. 320–325.
