Antimaterija

Sa Wikipedije, slobodne enciklopedije

Odjeljak isključivo posvećen fizici

Antimaterija je materija sačinjena od elementarnih čestica koje su po svojim osobinama suprotne "klasičnim" česticama (možemo ih nazvati elementarne antičestice). Suprotno elektronu stoji pozitron - pozitivno naelektrisana čestica koja se okreće u suprotnom smjeru u odnosu na elektron i ima obrnuto magnetno polje, a neke osobine, poput mase ili spina, su im jednake. Nasuprot protonu i neutronu stoje antiproton i antineutron.

Materija i antimaterija ne mogu postojati jedna pored druge. Kada se nađu zajedno međusobno se poništavaju (anihilicija) uz oslobađanje velike količine energije u obliku gama zračenja ili drugih čestica.

Postojanje antičestica i antimaterije prvi je postulirao engleski naučnik Pol Dirak (aul Adrien Maurice Dirac), 1902-1984), uvodeći 1928. godine koncept pozitivno naelektrisanog elektrona, tj. pozitrona, čije je postojanje eksperimentalno potvrđeno 1932. Od 1955. godine, kada su pomoću akceleratora čestica uočeni antiproton i antineutron, eksperimentalno je detektovan i čitav niz antičestica.

Krajem devedesetih godina prošlog vijeka u CERNu i Fermilabu sintetizovan je antihidrogen - prvi antiatom. Kod običnog hidrogena oko protona koji predstavlja atomsko jegro kruži jedan elektron. Kod antihidrogena oko antiprotona kruži antielektron (pozitron).

Kao što kombinacijom čestica nastaje materija tako i kombinacijom odgovarajućih antičestica nastaje antimaterija. Na primjer, stabilan atom antihidrogena može da nastane vezivanjem pozitrona za antiproton. Njegove osobine bi trebalo da budu identične osobinama običnog hidrogena. Zaista, atom antihidrogena je proizveden u sudarima antiprotona sa mlazom atoma ksenona. U sudaru antiprotona sa atomskim jezgrom ksenona ponekad dođe do stvaranja para elektron-pozitron. Pri tome, može da se dogodi (mada vrlo rijetko) da brzina i pravac kretanja novonastalog pozitrona budu bliski brzini i putanji antiprotona. Tada pod uticajem privlačne sile između pozitrona (pozitivne čestice) i antiprotona (negativne čestice) nastaje atom antihidrogena. Izolovan atom antihidrogena stabilan je koliko i izolovan atom hidrogena.

Međutim, u sudaru sa običnom materijom dolazi do njegove anihilacije. Pošto se čestice kreću brzinom bliskom brzini svjetlosti, vrijeme života antihidrogena u aparaturi reda je veličine 4 × 10-8 s koliko antiatomu treba da prevali desetak metara i anihilira se u sudaru sa zidom aparature. Zbog toga se antimaterija ne može naći na Zemlji u prirodnom stanju, osim u malim količinama kao rezultat radioaktivnosti ili kosmičkog zračenja. Danas se ulažu veliki napori da se proizvedeni atomi antihidrogena zarobe u električnom i magnetnom polju, dakle, da se izoluju od obične materije i tako im se produži vijek u mjeri koja će dozvoliti detaljnije ispitivanje atomskih osobina. Proizvodnjom prvih atoma antihidrogena odškrinuta su vrata sistematskom ispitivanju antisvijeta.