ერთ-ერთი ყველაზე საინტერესო ამოცანა, რომლის წინაშეც თანამედროვე მეცნიერება დგას, არის სამყაროს საიდუმლოებების ამოხსნა. ცნობილია, რომ სამყაროში ყველაფერი მატერიისგან ან სუბსტანციისგან შედგება. მაგრამ, მეცნიერთა ვარაუდების თანახმად, დიდი აფეთქების მომენტში წარმოიქმნა არა მხოლოდ ნივთიერება, რომელიც ქმნის გარემომცველი სამყაროს ყველა ობიექტს, არამედ ეგრეთ წოდებული ანტიმატერია, ანტიმატერია და, შესაბამისად, ანტინაწილაკები. მნიშვნელობა აქვს.
ელექტრონის ანტინაწილაკი
პირველი ანტინაწილაკი, რომლის არსებობაც იწინასწარმეტყველეს და შემდეგ მეცნიერულად დადასტურდა, იყო პოზიტრონი.
ამ ანტინაწილაკის წარმოშობის გასაგებად, ღირს ატომის აგებულების მინიშნება. ცნობილია, რომ ატომის ბირთვი შეიცავს პროტონებს (დადებითად დამუხტულ ნაწილაკებს) და ნეიტრონებს (ნაწილაკებს, რომლებსაც არ აქვთ მუხტი). მის ორბიტაზე ცირკულირებენ ელექტრონები - უარყოფითი ელექტრული მუხტის მქონე ნაწილაკები.
პოზიტრონი არის ელექტრონის ანტინაწილაკი. მას აქვს დადებითი მუხტი. ფიზიკაში პოზიტრონის სიმბოლო ასე გამოიყურება: e+ (ელექტრონის აღსანიშნავად გამოყენებული სიმბოლო არისe-). ეს ანტინაწილაკი ჩნდება რადიოაქტიური დაშლის შედეგად.
რით განსხვავდება პოზიტრონი პროტონისგან?
პოზიტრონის მუხტი დადებითია, ამიტომ მისი განსხვავება ელექტრონისა და ნეიტრონისგან აშკარაა. მაგრამ პროტონს, ელექტრონისა და ნეიტრონისგან განსხვავებით, ასევე აქვს დადებითი მუხტი. ზოგიერთი ადამიანი უშვებს შეცდომას, როდესაც თვლის, რომ პოზიტრონი და პროტონი არსებითად ერთი და იგივეა.
განსხვავება იმაშია, რომ პროტონი არის ნაწილაკი, ნივთიერების ნაწილი, მატერია, რომელიც ქმნის ჩვენს სამყაროს, რომელიც არის თითოეული ატომის ბირთვის ნაწილი. პოზიტრონი არის ელექტრონის ანტინაწილაკი. მას არაფერი აქვს საერთო პროტონთან, გარდა დადებითი მუხტისა.
ვინ აღმოაჩინა პოზიტრონი?
პირველად პოზიტრონის არსებობა 1928 წელს ინგლისელმა ფიზიკოსმა პოლ დირაკმა შემოგვთავაზა. მისი ჰიპოთეზა იყო, რომ ანტინაწილაკი დადებითი მუხტით შეესაბამება ელექტრონს. გარდა ამისა, დირაკმა შესთავაზა, რომ შეხვედრის შემდეგ ორივე ნაწილაკი გაქრებოდა, რაც ამ პროცესში გამოიყოფა დიდი რაოდენობით ენერგია. მისი კიდევ ერთი ჰიპოთეზა იყო, რომ არსებობს ინვერსიული პროცესი, რომლის დროსაც ჩნდება ელექტრონი და ნაწილაკები, რომლებიც ინვერსიულია მის მიმართ. ფოტოზე ნაჩვენებია ელექტრონისა და მისი ანტინაწილაკების კვალი
რამდენიმე წლის შემდეგ, ფიზიკოსმა კარლ ანდერსონმა (აშშ), გადაიღო ნაწილაკები ღრუბლის კამერით და შეისწავლა მათი კვალი, აღმოაჩინა ელექტრონების მსგავსი ნაწილაკების კვალი. თუმცა, ტრასებს ჰქონდათ საპირისპირო გამრუდება მაგნიტური ველისგან. ამიტომ მათი მუხტი დადებითი იყო. ნაწილაკების მუხტის მასის თანაფარდობა იგივე იყო, რაც ელექტრონისა. ამრიგად, დირაკის თეორია ექსპერიმენტულად დადასტურდა. ანდერსონმა მისცაამ ანტინაწილაკს პოზიტრონი ეწოდება. მისი აღმოჩენისთვის მეცნიერს მიენიჭა ნობელის პრემია ფიზიკაში.
ელექტრონისა და პოზიტრონის დაწყვილებულ სისტემას ეწოდება "პოზიტრონიუმი".
განადგურება
ტერმინი "განადგურება" ითარგმნება როგორც "გაქრობა" ან "განადგურება". როდესაც პოლ დირაკმა თქვა, რომ ნაწილაკების ელექტრონი და ელექტრონის ანტინაწილაკი გაქრება შეჯახებისას, სწორედ მათი განადგურება იყო გამიზნული. სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, ეს ტერმინი აღწერს მატერიისა და ანტიმატერიის ურთიერთქმედების პროცესს, რაც იწვევს მათ ორმხრივ გაქრობას და ამ პროცესის დროს ენერგორესურსების გათავისუფლებას. როგორც ასეთი, მატერიის განადგურება არ ხდება, ის მხოლოდ სხვა ფორმით იწყებს არსებობას.
ელექტრონისა და პოზიტრონის შეჯახებისას წარმოიქმნება ფოტონები - ელექტრომაგნიტური გამოსხივების კვანტები. მათ არც დამუხტვა აქვთ და არც დასასვენებელი მასა.
არსებობს ასევე საპირისპირო პროცესი, რომელსაც ეწოდება "წყვილის დაბადება". ამ შემთხვევაში ნაწილაკი და ანტინაწილაკი ჩნდება ელექტრომაგნიტური ან სხვა ურთიერთქმედების შედეგად.
ერთი პოზიტრონის და ერთი ელექტრონის შეჯახებისას კი ენერგია გამოიყოფა. საკმარისია წარმოვიდგინოთ, რას გამოიწვევს მრავალი ნაწილაკების შეჯახება ანტინაწილაკებთან. კაცობრიობის განადგურების ენერგეტიკული პოტენციალი ფასდაუდებელია.
ანტიპროტონი და ანტინეიტრონი
ლოგიკურია ვივარაუდოთ, რომ ვინაიდან ელექტრონის ანტინაწილაკი ბუნებაში არსებობს, მაშინ სხვა ფუნდამენტური ნაწილაკები უნდააქვს ანტინაწილაკები. ანტიპროტონი და ანტინეიტრონი აღმოაჩინეს შესაბამისად 1955 და 1956 წლებში. ანტიპროტონს აქვს უარყოფითი მუხტი, ანტინეიტრონს არ აქვს მუხტი. ღია ანტინაწილაკებს ანტინუკლეონებს უწოდებენ. ამრიგად, ანტიმატერიას აქვს შემდეგი ფორმა: ატომების ბირთვები შედგება ანტინუკლეონებისგან, ხოლო პოზიტრონები ბრუნავს ბირთვის გარშემო.
1969 წელს სსრკ-ში მიიღეს ანტიჰელიუმის პირველი იზოტოპი.
1995 წელს ანტიწყალბადი შეიქმნა CERN-ში (ევროპის ბირთვული კვლევის ლაბორატორია).
ანტიმატერიის მიღება და მისი მნიშვნელობა
როგორც ითქვა, ელექტრონის, პროტონისა და ნეიტრონის ანტინაწილაკებს შეუძლიათ თავიანთი თავდაპირველი ნაწილაკებით განადგურება და შეჯახების დროს ენერგიის წარმოქმნა. ამიტომ ამ ფენომენების შესწავლას უდიდესი მნიშვნელობა აქვს მეცნიერების სხვადასხვა დარგისთვის.
ანტიმატერიის მიღება უკიდურესად ხანგრძლივი, შრომატევადი და ძვირადღირებული პროცესია. ამისთვის შენდება სპეციალური ნაწილაკების ამაჩქარებლები და მაგნიტური ხაფანგები, რომლებშიც უნდა დაიჭიროს მიღებული ანტიმატერია. ანტიმატერია დღემდე ყველაზე ძვირადღირებული ნივთიერებაა.
თუკი ანტიმატერიის წარმოება შესაძლებელი იქნებოდა, მაშინ კაცობრიობა მრავალი წლის განმავლობაში მიეწოდებოდა ენერგიით. გარდა ამისა, ანტიმატერიის გამოყენება შესაძლებელია სარაკეტო საწვავის შესაქმნელად, რადგან, ფაქტობრივად, ეს საწვავი მიიღება უბრალოდ ანტიმატერიის ნებისმიერ ნივთიერებასთან შეხებით.
ანტიმატერიის საფრთხე
ადამიანის მიერ გაკეთებული მრავალი აღმოჩენის მსგავსად, ელექტრონისა და ნუკლეონის ანტინაწილაკების აღმოჩენამ შეიძლება ადამიანებს წარმოაჩინოსსერიოზული საფრთხე. ყველამ იცის ატომური ბომბის ძალა და მისი განადგურება. მაგრამ აფეთქების ძალა მატერიის ანტიმატერიასთან შეხებისას კოლოსალურია და ბევრჯერ აღემატება ატომური ბომბის ძალას. ამგვარად, თუ ერთ დღეს „ანტიბომბი“გამოიგონეს, კაცობრიობა თვითგანადგურების ზღვარზე დადგება.
რა დასკვნის გაკეთება შეგვიძლია?
- სამყარო შედგება მატერიისა და ანტიმატერიისგან.
- ელექტრონისა და ნუკლეონების ანტინაწილაკებს უწოდებენ "პოზიტრონს" და "ანტინუკლეონებს".
- ანტინაწილაკებს აქვთ საპირისპირო მუხტი.
- მატერიისა და ანტიმატერიის შეჯახება იწვევს განადგურებას.
- განადგურების ენერგია იმდენად დიდია, რომ შეიძლება ემსახურებოდეს ადამიანის სარგებელსაც და საფრთხეს შეუქმნას მის არსებობას.
