Antimateria


La inceputul secolului al XX-lea, fizicienii au facut o descoperire extrem de incomoda filozofilor si cosmologilor, care erau convinsi ca natura este guvernata de o simetrie universala. Descoperirea era rezultatul unor numeroase experimente, cu instrumente si tehnici de lucru extrem de delicate, cerute de noua lume a microcosmosului, ce se deschidea ca o mare necunoscuta. Faptele se refereau la cele doua particule subatomice de baza: electronul si protonul. Anume, in timp ce unitatea de sarcina electrica negativa era purtata de electron, unitatea de sarcina pozitiva era purtata de proton, o particula avand masa de circa 1.840 de ori mai mare decat cea a electronului. Filozofii s-au intrebat: de ce sarcinile electrice negative si cele pozitive sunt asociate cu particule avand masele atat de diferite? Sau, oare, trebuie sa ne asteptam ca sarcini opuse si egale sa fie asociate unor particule opuse si egale? – aceasta ca totusi sa fie satisfacuta presupusa simetrie universala.anti-matterzz

Antiatomii sunt alcatuiti din antiprotoni, antineutroni si antielectroni?

Cu alte cuvinte, ar putea exista o antimaterie, in care atomii – sau mai corect spus, antiatomii – sunt constituiti din antiprotoni, antineutroni si antielectroni (pozitroni)? Sustinatorii simetriei universale au fost oarecum satisfacuti cand P.A.M. Dirac a prezis, pe baze matematice, ca la orice reactie in care intervin particule subatomice, corespunde o reactie in care sunt implicate respectivele lor antiparticule si ca in aceste doua reactii lucrurile se petrec exact analog.
Cu alte cuvinte, in fizica si-a facut loc un nou principiu de simetrie: simetria dintre materie si antimaterie. Discutiile au inceput sa fie mai consistente dupa ce, in anul 1932, Anderson a descoperit pozitronul in cercetarile sale asupra radiatiilor cosmice. Dupa descoperirea acestui „electron pozitiv” sau „antielectron”, a urmat pasionanta vanatoare a antiprotonului. Chiar daca in inregistrarile unor experimente cu radiatiile cosmice au fost identificate urmele unor antiprotoni, cercetatorii si-au indreptat atentia spre uriasele acceleratoare, care isi consolidau pozitia in laboratoare. intr-o serie de experiente ei au reusit sa puna clar in evidenta antiprotonii, in anul 1955, folosind metode de inregistrare deosebit de eficiente, ca, de pilda, contorul Cerenkov pentru determinarea vitezei particulei.

CERN-a-„tinut-in-mana”-antimaterie-vreme-de-16-minute

S-au gasit si antiparticulele

A urmat o lunga perioada de cautare experimentala a antiparticulelor, creandu-se coliziuni de particule subnucleare – in acceleratoare de energii mari. Un rezultat interesant al coliziunilor – de altfel era si de asteptat – a fost acela ca particulele si antiparticulele apar simultan, ca frati gemeni. Astfel ca simetria materiei cu antimateria a primit inca o confirmare experimentala, fiind admisa acum ca unul dintre principiile fundamentale ale fizicii.

Anti-elemente, anti-lume, anti-viata…

De la antiparticule au urmat, firesc, consideratiile (teoretice) asupra antiatomilor. Combinatia dintre un antiproton si un antielectron va forma un antiatom de antihidrogen, caruia legile cunoscute ale fizicii atomice ii vor prezice aproape aceleasi proprietati ca si ale atomului de hidrogen obisnuit. De pilda, antiatomul de antihidrogen va emite un spectru luminos identic cu cel al atomului de hidrogen, fiind astfel imposibil de identificat prin acest fel de analiza.
Antiatomii de antihidrogen, in schimb, se vor combina intre ei, formand molecule de antihidrogen si pot constitui un gaz cu proprietatile tipice ale hidrogenului obisnuit, printre altele lichefiindu-se la – 252°C.
Mergand mai departe pe linia consideratiilor teoretice si ipotetice, similar, antipaticulele ar putea compune toate elementele grele, mai corect spus toate antielementele grele. Antielementele, pana la antiuraniu, ar putea constitui o antimaterie, din care o antilume, incluzand, in principiu, o anti-viata…

images

Antimateria, produsa doar in laboratoare, caci ea nu se gaseste si pe Terra

Si totusi, in afara rezultatelor obtinute in laboratoare, prin provocare energetica, antimateria nu a fost niciodata intalnita libera in natura. Atomii care alcatuiesc toate substantele de pe Terra sunt compusi din protoni, neutroni si electroni, dar niciodata din antiparticule ale acestora.
Au inceput inevitabilele intrebari: oare, asa stau lucrurile in intregul Univers, exista o asimetrie intre materie si antimaterie in favoarea materiei? Daca este asa, atunci, oare, asimetria a existat dintotdeauna sau Universul a inceput cu un numar egal de particule si antiparticule, iar ulterior a intervenit ceva care a modificat balanta?

Legea simetriei universale nu mai e valabila?

Descoperirea antimateriei a deconcertat profund pe fizicieni, astronomi, cosmologi si filozofi. Cunoscand verificata lege a simetriei universale, de dragul simetriei trebuie sa fie totusi imaginat un Univers compus, in parti egale, din materie si antimaterie. Ideea este generoasa, dar ridica o serie de probleme dificile. Niciun sistem nu poate exista in proportia jumatate materie si jumatate antimaterie, deoarece cele doua forme se anihileaza reciproc. La anihilarea unui atom cu un antiatom, coliziunea dintre un proton si un antiproton, de pilda, duce la formarea unui mezon si a unui antimezon, care, la randul lor, se dezintegreaza rapid si emit electroni, pozitroni, neutrini si fotoni. Aceasta la nivelul nucleelor. Dar dupa ciocnire ar mai ramane electronii si antielectronii orbitali, care nici ei nu pot coexista. Ciocnirea lor are ca rezultat anihilarea reciproca si este, de asemenea, insotita de emiterea de fotoni.

Advertisements

Posted on March 8, 2014, in Stiinta si Tehnologie and tagged , , , , , , , , , , , . Bookmark the permalink. Leave a comment.

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s

%d bloggers like this: