یکی از جالب ترین کارهایی که علم مدرن با آن روبروست، کشف اسرار جهان است. معلوم است که همه چیز در جهان از ماده یا جوهر تشکیل شده است. اما، طبق فرضیات دانشمندان، در لحظه انفجار بزرگ، نه تنها ماده ای که تمام اجسام جهان اطراف را تشکیل می دهد، بلکه به اصطلاح پاد ماده، پادماده و در نتیجه پاد ذرات نیز تشکیل شده است. مهم است.
ضد ذره الکترون
اولین پادذره ای که وجود آن پیش بینی و سپس به طور علمی ثابت شد، پوزیترون بود.
برای درک منشأ این پادذره، بهتر است به ساختار اتم اشاره کنیم. مشخص است که هسته یک اتم حاوی پروتون (ذرات با بار مثبت) و نوترون (ذراتی که بار ندارند) است. الکترون ها در مدارهای آن گردش می کنند - ذراتی با بار الکتریکی منفی.
پوزیترون پاد ذره الکترون است. بار مثبت دارد. در فیزیک، نماد پوزیترون به این صورت است: e+ (نماد مورد استفاده برای نشان دادن الکترونe-). این ضد ذره در نتیجه تجزیه رادیواکتیو ظاهر می شود.
چگونه پوزیترون با پروتون متفاوت است؟
بار پوزیترون مثبت است، بنابراین تفاوت آن با الکترون و نوترون آشکار است. اما پروتون، برخلاف الکترون و نوترون، بار مثبت نیز دارد. برخی افراد این اشتباه را مرتکب می شوند که معتقدند پوزیترون و پروتون اساساً یک چیز هستند.
تفاوت این است که پروتون یک ذره است، بخشی از ماده، ماده ای که جهان ما را می سازد، که بخشی از هر هسته اتمی است. پوزیترون پاد ذره الکترون است. هیچ ربطی به پروتون ندارد، به جز یک بار مثبت.
چه کسی پوزیترون را کشف کرد؟
برای اولین بار وجود پوزیترون توسط فیزیکدان انگلیسی پل دیراک در سال 1928 پیشنهاد شد. فرضیه او این بود که یک پادذره با بار مثبت با الکترون مطابقت دارد. علاوه بر این، دیراک پیشنهاد کرد که پس از ملاقات، هر دو ذره ناپدید می شوند و مقدار زیادی انرژی در این فرآیند آزاد می شود. یکی دیگر از فرضیه های او این بود که یک فرآیند معکوس وجود دارد که در آن یک الکترون و یک ذره معکوس با آن ظاهر می شوند. عکس ردهای یک الکترون و پادذرات آن را نشان می دهد
چند سال بعد، فیزیکدان کارل اندرسون (ایالات متحده آمریکا)، با عکاسی از ذرات با محفظه ابر و مطالعه ردپای آنها، ردپایی از ذرات مشابه الکترون ها را کشف کرد. با این حال، مسیرها دارای انحنای معکوس نسبت به میدان مغناطیسی بودند. بنابراین بار آنها مثبت بود. نسبت بار ذره به جرم برابر با یک الکترون بود. بنابراین، نظریه دیراک به صورت تجربی تایید شد. اندرسون داداین پاد ذره پوزیترون نامیده می شود. برای کشف خود، این دانشمند جایزه نوبل فیزیک را دریافت کرد.
سیستم جفت شده الکترون و پوزیترون "پوزیترونیوم" نامیده می شود.
نابودی
اصطلاح "نابودی" به عنوان "ناپدید شدن" یا "تخریب" ترجمه شده است. وقتی پل دیراک پیشنهاد کرد که الکترون ذره و پاد ذره الکترون در یک برخورد ناپدید می شوند، هدف از بین رفتن آنها بود. به عبارت دیگر، این اصطلاح فرآیند برهمکنش ماده و پادماده را توصیف می کند که منجر به ناپدید شدن متقابل آنها و آزاد شدن منابع انرژی در طی این فرآیند می شود. به این ترتیب، نابودی ماده اتفاق نمی‌افتد، فقط به شکل دیگری شروع به وجود می‌کند.
در طول برخورد یک الکترون و یک پوزیترون، فوتون ها تولید می شوند - کوانتوم های تابش الکترومغناطیسی. آنها نه جرم دارند و نه جرم استراحت.
همچنین یک فرآیند معکوس به نام "تولد یک زوج" وجود دارد. در این حالت، ذره و پاد ذره در نتیجه برهمکنش الکترومغناطیسی یا دیگر واکنش ها ظاهر می شوند.
حتی وقتی یک پوزیترون و یک الکترون با هم برخورد کنند، انرژی آزاد می شود. کافی است تصور کنیم که برخورد بسیاری از ذرات با پادذرات به چه چیزی منجر می شود. پتانسیل انرژی نابودی برای بشریت بسیار ارزشمند است.
ضد پروتون و ضد نوترون
منطقی است که فرض کنیم از آنجایی که پادذره الکترون در طبیعت وجود دارد، پس دیگر ذرات بنیادی بایدضد ذرات دارند آنتی پروتون و پادنوترون به ترتیب در سال 1955 و 1956 کشف شدند. یک پاد پروتون بار منفی دارد، یک پاد نوترون بار ندارد. پادذرات باز را آنتی نوکلئون می نامند. بنابراین، پادماده شکل زیر را دارد: هسته اتم ها از پادنوکلئون ها تشکیل شده است و پوزیترون ها به دور هسته می چرخند.
در سال 1969، اولین ایزوتوپ آنتی هلیوم در اتحاد جماهیر شوروی به دست آمد.
در سال 1995، آنتی هیدروژن در CERN (آزمایشگاه تحقیقات هسته ای اروپا) توسعه یافت.
دریافت پادماده و معنای آن
همانطور که گفته شد، پادذرات الکترون، پروتون و نوترون می توانند با ذرات اصلی خود نابود شوند و در طول برخورد انرژی تولید کنند. بنابراین مطالعه این پدیده ها برای رشته های مختلف علم از اهمیت بالایی برخوردار است.
دریافت پادماده فرآیندی بسیار طولانی، پر زحمت و پرهزینه است. برای این کار، شتاب‌دهنده‌های ذرات و تله‌های مغناطیسی ساخته می‌شوند که باید پاد ماده حاصل را در خود نگه دارند. ضد ماده گران ترین ماده تا به امروز است.
اگر بتوان تولید پادماده را در جریان قرار داد، آنگاه بشریت برای سالهای متمادی با انرژی تامین می شد. علاوه بر این، از پادماده می توان برای ایجاد سوخت موشک استفاده کرد، زیرا در واقع، این سوخت صرفاً از تماس پادماده با هر ماده ای به دست می آمد.
تهدید ضد ماده
مانند بسیاری از اکتشافات انجام شده توسط انسان، کشف پادذرات الکترون و نوکلئون ممکن است افراد را دچار مشکل کند.یک تهدید جدی همه از قدرت بمب اتمی و تخریبی که می تواند ایجاد کند می دانند. اما قدرت انفجار در هنگام تماس ماده با پادماده بسیار زیاد و چندین برابر بیشتر از نیروی یک بمب اتمی است. بنابراین، اگر روزی «ضد بمب» اختراع شود، بشریت خود را در آستانه نابودی قرار خواهد داد.
چه نتیجه گیری می توانیم بگیریم؟
- جهان از ماده و پادماده تشکیل شده است.
- پادذرات الکترون و نوکلئون ها "پوزیترون" و "ضد نوکلئون" نامیده می شوند.
- ضد ذرات بار مخالف دارند.
- برخورد ماده و پادماده منجر به نابودی می شود.
- انرژی نابودی آنقدر زیاد است که هم می تواند به نفع انسان باشد و هم وجود او را تهدید کند.
