Реферат на тему Антивещество Аннотация. Вещество и антивещество реферат

Реферат на тему Антивещество Аннотация

Реферат на тему

Антивещество

Аннотация

Статья посвящена исследованию антивещества, что оно представляет в общем. В статье говорится об истории получения, а также о методах его получения. Особое внимание уделяется вопросам получение такого вещества и устройстам удерживания на болеe длительные сроки. В заключении рассматриваются вопросы, связанные с получением более дешёвых, качественных и безопасных средств, без которых использование таких видов энергии пока ещё недостаточно надёжно.

Частицы и античастицы всегда рождаются парами. Во Вселенной должно существовать антивещество равное по массе колоссальной массе вещества метагалактики. Отсутствие антивещества в видимой Вселенной - нашей метагалактике является одной из основных проблем астрофизики: проблемой барионной асимметрии. АНТИВЕЩЕСТВО, вещество, состоящее из атомов, ядра которых имеют отрицательный электрический заряд и окружены позитронами - электронами с положительным электрическим зарядом. В обычном веществе, из которого построен окружающий нас мир, положительно заряженные ядра окружены отрицательно заряженными электронами. Обычное вещество, чтобы отличать его от антивещества, иногда называют койновеществом (от греч. койнос - обычный). Однако в русской литературе этот термин практически не употребляется. Следует подчеркнуть, что термин «антивещество» не совсем правилен, поскольку антивещество - тоже вещество, его разновидность. Антивещество обладает такими же инерционными свойствами и создает такое же гравитационное притяжение, как и обычное вещество.

При столкновении электрона и позитрона происходит их аннигиляция, т.е. обе частицы исчезают, а из точки их столкновения испускаются два гамма-кванта. Если сталкивающиеся частицы движутся с небольшой скоростью, то энергия каждого гамма-кванта составляет 0,51 МэВ. Эта энергия есть «энергия покоя» электрона, или его масса покоя, выраженная в единицах энергии. Если же сталкивающиеся частицы движутся с большой скоростью, то энергия гамма-квантов будет больше за счет их кинетической энергии. Аннигиляция происходит и при столкновении протона с антипротоном, но процесс в этом случае протекает гораздо сложнее. В качестве промежуточных продуктов взаимодействия рождается ряд короткоживущих частиц; однако спустя несколько микросекунд как окончательные продукты превращений остаются нейтрино, гамма-кванты и небольшое число электрон-позитронных пар. Эти пары в конечном итоге могут аннигилировать, создавая дополнительные гамма-кванты. Аннигиляция происходит и при столкновении антинейтрона с нейтроном или протоном. Коль скоро существуют античастицы, возникает вопрос, не могут ли из античастиц образовываться антиядра. Ядра атомов обычного вещества состоят из протонов и нейтронов. Самым простым ядром является ядро изотопа обычного водорода 1H; оно представляет собой отдельный протон. Ядро дейтерия 2H состоит из одного протона и одного нейтрона; оно называется дейтроном. Еще один прим ер простого ядра - ядро 3He, состоящее из двух протонов и одного нейтрона. Антидейтрон, состоящий из антипротона и антинейтрона, был получен в лаборатории в 1966; ядро анти-3He, состоящее из двух антипротонов и одного антинейтрона, было впервые получено в 1970. Согласно современной физике элементарных частиц, при наличии соответствующих технических средств можно было бы получить антиядра всех обычных ядер. Если эти антиядра окружены надлежащим числом позитронов, то они образуют антиатомы. Антиатомы обладали бы почти в точности такими же свойствами, как и обычные атомы; они образовали бы молекулы, из них могли бы формироваться твердые тела, жидкости и газы, в том числе и органические вещества. Например, два антипротона и одно ядро антикислорода вместе с восемью позитронами могли бы образовать молекулу антиводы, сходную с обычной водой h3O, каждая молекула которой состоит из двух протонов ядер водорода, одного ядра кислорода и восьми электронов. Современная теория элементарных частиц в состоянии предсказать, что антивода будет замерзать при 0 С, кипеть при 100 С и в остальном вести себя подобно обычной во де. Продолжая такие рассуждения, можно прийти к выводу, что построенный из антивещества антимир был бы чрезвычайно сходен с окружающим нас обычным миром. Этот вывод служит отправной точкой теорий симметричной Вселенной, основанных на предположении, что во Вселенной равное количество обычного вещества и антивещества.

Антиэлектроны (позитроны) были предсказаны П. Дираком и вслед за этим экспериментально обнаружены в “ливнях” П. Андерсоном, даже не знавшем тогда о предсказании Дирака. Это открытие было отмечено Нобелевской премий по физике 1936 г. Антипротон был открыт в 1955 г. на “Беватроне” в Беркли, что также было удостоено Нобелевской премии. В 1960 там же обнаружили антинейтрон. С введением в действие Серпуховского ускорителя и нашим физикам кое в чем удалось выйти вперед - в 1969 году там были открыты ядра антигелия. Но атомы антивещества получить не удавалось. Да если быть откровенным, то и античастиц за все время существования ускорителей получили ничтожные количество - всех антипротонов, синтезированных в ЦЕРНе за год, хватит на работу одной электрической лампочки в течение нескольких секунд. Первое сообщение о синтезе девяти атомов антивещества - антиводорода в рамках проекта «ATRAP» (ЦЕРН) появилось в 1995 году. Просуществовав примерно 40 нс, эти единичные атомы погибли, выделив положенное количество излучения (что и было зарегистрировано). Цели были ясны и оправдывали усилия, задачи определены, и в 1997 году, вблизи Женевы, благодаря международной финансовой помощи, ЦЕРН начал строительство десселератора (не будем его переводить неблагозвучным эквивалентом “тормозитель”), который позволил замедлить («охладить») антипротоны еще в десять миллионов раз по сравнению с установкой 1995 года. Это устройство, названное «Антипротонный замедлитель» (AD) вступило в строй в феврале 2002 года. Установка - после выхода антипротонов из замедляющего кольца - состоит из четырех основных частей: ловушки для захвата антипротонов, накопителя позитронов, ловушки-смесителя и детектора антиводорода. Поток антипротонов вначале тормозится с помощью микроволнового излучения, затем охлаждается в результате теплообмена с потоком низкоэнергетических электронов, после чего попадает в ловушку - смеситель, где находится при температуре 15 К. Позитронный накопитель последовательно замедляет, захватывает u накапливает позитроны от радиоактивного источника; около половины из которых попадает в ловушку-смеситель, где они дополнительно охлаждаются синхротронным излучением. Все это необходимо для значительного повышения вероятности образования атомов антиводорода. В номере Nature (Nature 2002, vol.419, p.439, ibid p.456) вышедшем 3 октября 2002 года, участники эксперимента «ATHENA» заявили, что им удалось получить 50 000 атомов антивещества - антиводорода. Наличие атомов антивещества фиксировали в момент их аннигиляции, свидетельством коmорой считали пересечение в одной точке следов двух жестких квантов, образовавшихся при электрон-позитронной аннигиляции, и следов пионов, получившихся при аннигиляции антипротона и протона. Был получен первый “портрет” антивещества (фото в начале) - синтезированное из таких точек компьютерное изображение. Поскольку аннигилировали только те атомы, которые “выскользнули” из ловушки (а таких, достоверно пересчитанных, оказалось всего 130), заявленные 50 000 атомов антиводорода лишь создают невидимый фон “портрета”. Проблема в том, что аннигиляция антиводорода регистрировалась на общем, более сильном фоне аннигиляций позитронов и антипротонов. Это, естественно, вызвало здоровый скепсис коллег из смежного конкурирующего проекта «ATRAP». Они, в свою очередь, синтезировав антиводород на той же установке, смогли с помощью сложных магнитных ловушек зарегистрировать атомы антиводорода без какого-либо фонового сигнала. Образовавшиеся в эксперименте атомы антиводорода становились электрически нейтральными и в отличие от позитронов и антипротонов могли свободно покидать ту область, где удерживались заряженные частицы. Вот там, без фона, их и регистрировали.

И это уже успех. Теперь полученного количества антиводорода вполне может хватить для изучения его свойств. Для атомов антиводорода, например, предполагается измерение частоты электронного перехода 1s-2s (из основного состояния в первое возбужденное) методами лазерной спектроскопии высокого разрешения. (Частота этого перехода в водороде известна с точностью до 1.8·10-14 - не зря же водородный лазер считается стандартом частоты.) Согласно теории, они должны быть таким же, как и у обычного водорода. Если же, например спектр поглощения, окажется другим, то придется вносить коррективы в фундаментальные основы современной физики. Но интерес к антивеществу - антиматерии отнюдь не чисто теоретический. Двигатель на антивеществе может работать, например следующим образом. Сначала создают два облака из нескольких триллионов антипротонов, которые от соприкосновения с материей удерживает электромагнитная ловушка. Потом между ними вводят частичку топлива весом в 42 нанограмма. Она представляет собой капсулу из урана-238, в которую заключена смесь дейтерия и гелия-3 или дейтерия и трития. Антипротоны моментально аннигилируют с ядрами урана и вызывают их распад на фрагменты. Эти фрагменты, вместе с образовавшимися гамма-квантами, так сильно разогревают внутренность капсулы, что там начинается термоядерная реакция. Ее продукты, обладающие огромной энергией, еще сильнее разгоняются магнитным полем и улетают через сопло двигателя, обеспечивая космическому кораблю неслыханную тягу.

Получение такого количества антивещества является первым шагом к разгадке одного из парадоксов нашего мира, передает ИТАР-ТАСС. Согласно общепринятым теориям, в момент образования Вселенной создавалось одинаковое количество вещества и антивещества. По физическим законам они должны были немедленно войти в соприкосновение и уничтожить друг друга с выделением огромной энергии. Однако этого не случилось, и сейчас ученые пытаются понять, куда делось антивещество и какие потенциальные опасности оно несет для нашей Вселенной.

Использованная литература :

refdb.ru

Читать реферат по физике: "Антивещество"

(Назад) (Cкачать работу)

Функция "чтения" служит для ознакомления с работой. Разметка, таблицы и картинки документа могут отображаться неверно или не в полном объёме!

Санкт-Петербургский Государственный Университет

Филологический факультет Реферат на тему:

Антивещество Выполнила

студентка II курса

болгарского отделения

Наумова Екатерина

Санкт-Петербург

2006

Содержание

Введение 2

Определение антивещества 2

Опыты по получению антиатомов 2

Источники антивещества 3

Применение антивещества 4

Заключение 5

Использованные материалы 6

Введение

Уже достаточно долгое время ученых физиков интересует загадка антивещества. Открытия в этой сфере будут иметь большую практическую ценность. Это весьма перспективная область исследования на сегодняшний день, так как остается много невыясненного в механизме образования антивещества, ведутся споры о его источниках, высказываются различные гипотезы, но нет точного объяснения.

Определение антивещества

Так что же такое антивещество? Антивещество – это материя, которая состоит из античастиц. Если ядра атомов вещества состоят из протонов и нейтронов, а электроны образуют оболочки атомов, то в антивеществе ядра включают в себя, соответственно, антипротоны и антинейтроны, а вместо электронов в их оболочках позитроны.

Антивещество называют зеркальным отражением вещества, его близнецом. Согласно современным теориям, ядерные силы, обусловливающие устойчивость атомных ядер, одинаковы для частиц и античастиц. Заряды всех античастиц противоположны зарядам соответствующих частиц, отрицательно заряженные ядра антиатомов притягивают позитроны точно так же, как ядра притягивают электроны в атомах. Поэтому вся иерархия строения вещества из частиц должна быть осуществима и для антивещества, состоящего из античастиц.

При взаимодействии антивещества с веществом выделяется огромное количество энергии, именно это и делает синтезирование антивещества столь желаемым.

Опыты по получению антиатомов

Первыми экспериментально доказали возможность существования комплексов из античастиц, подобных комплексам из частиц, американские физики под руководством Л. Ледермана в 1965 г. Они получили на ускорителе и зарегистрировали первое антиядро — антидейтрон (связанное состояние антипротона и антинейтрона).

Через четыре года советские физики(руководитель Ю. Д. Прокошкин) в экспериментах на ускорителе протонов зарегистрировали ядра антигелия-3, состоящие из 2 антипротонов и антинейтрона.

Затем ставились опыты по переходу материи в антиматерию и обратно. Согласно опубликованным 15 апреля 2006 г. в Токио результатам международного исследования, такая смена состояний обнаружена у крайне нестабильной субатомной частицы Bs-мезона, которая образуется в результате столкновения потоков электронов и позитронов.

В ходе экспериментов в американской Национальной лаборатории ускорителей элементарных частиц имени Ферми (Батавия, штат Иллинойс), установлено, что эта смена состояний вещества и антивещества происходит со скоростью 2,8 триллиона раз в секунду. "Если представить, что материя и антиматерия находятся в танце, то мы установили, что у этого танца чрезвычайно быстрый темп", - пояснил представитель института Жакобо Конигсберг.

Источники антивещества.

Американскими учеными из Северо-Западного университета, расположенного в Эванстоне (Иллинойс), Морской исследовательской лаборатории (Вашингтон) и еще нескольких научных учреждений США было обнаружено существование потока антиматерии, который исходит из центра нашей Галактики перпендикулярно ее плоскости на расстояние 3 тыс. световых лет. Максимальный диаметр выброса составляет 4 тыс. световых лет.

Выброс антиматерии был обнаружен в результате обработки данных, получаемых с ноября 1996 года от направленного сцинтилляционного спектрометра, установленного на спутнике-обсерватории. Исследователи изучали карты и снимки галактических источников гамма-излучений, полученных со спутника, на которых, как и ожидалось, были обозначены известные области антиматерии, лежащие в плоскости галактики в центральной ее части. Неожиданностью, то есть открытием, стало то, что на картах было обнаружено компактное облако антиматерии, которое вырывалось из центра галактики перпендикулярно ее плоскости.

Позитроны - редкие посетители нашей Вселенной. Антиматерия в виде антипротонов или целых антиатомов вообще никогда не обнаруживалась в естественных условиях: она была синтезирована в лабораторных экспериментах. Существует несколько естественных путей возникновения позитронов в космосе.

Например, распад природных радиоактивных элементов. Сами радиоактивные элементы непрерывно образуются при протекании термоядерных реакций в таких космических объектах, как сверхновые, новые, звезды Вольфа-Рейета, то есть в больших звездах, имеющих фиолетовую спектральную характеристику поверхности. А поскольку такие объекты довольно типичны для нашей Галактики, то радиоактивных материалов - а следовательно, и позитронов - должно хватать. Кстати, все радиоактивные вещества на Земле - звездного происхождения.

Другой причиной возникновения позитронов является распад материи в условиях чрезвычайно сильного гравитационного поля, которое должно существовать в черных дырах. По мере затягивания в черную дыру температура материи растет - до тех пор пока не произойдет полный распад, при котором высвободятся электроны и позитроны, вырывающиеся из дыры на бешеных скоростях.

Количество позитронов, производимых черной дырой, может значительно меняться во времени (конечно, по космической временной шкале), поскольку все зависит от того, когда очередной кусок материи от ближайших звезд будет затянут в дыру. А вот количество позитронов, производимых общими процессами распада радиоактивных элементов, остается в Галактике почти неизменным.

Третьей причиной возникновения позитронов может быть то, что в области центра Галактики на протяжении последнего миллиона лет сливаются две массивные нейтронные звезды. Никем не доказано, но общепризнано, что процесс слияния может быть источником многих загадочных явлений, связанных с гамма-излучением, ставящим в тупик астрономов вот уже более двадцати лет.

Применение антивещества

Но интерес к антивеществу - антиматерии отнюдь не чисто теоретический. Двигатель на антивеществе может работать, например, следующим образом. Сначала  создают два облака из нескольких триллионов антипротонов, которые от соприкосновения с материей удерживает электромагнитная ловушка. Потом между ними вводят частичку топлива весом в 42 нанограмма. Она представляет собой капсулу из урана-238, в которую заключена смесь дейтерия и гелия-3 или дейтерия и трития.

Антипротоны моментально аннигилируют с ядрами урана и вызывают их распад на фрагменты. Эти фрагменты, вместе с образовавшимися гамма-квантами, так сильно разогревают внутренность капсулы, что там начинается термоядерная реакция. Ее продукты, обладающие огромной энергией, еще сильнее разгоняются магнитным полем и улетают через сопло двигателя, обеспечивая космическому кораблю неслыханную тягу. 

Для полета к Марсу за один месяц американские физики рекомендуют использовать другую технологию - ядерное деление, катализируемое антипротонами. Тогда на весь полет потребуется 140 нанограммов антипротонов, не считая радиоактивного топлива.

Заключение

В заключение вспомним, что у каждой частицы есть античастица, ученым удалось синтезировать антиатомы, источником античастиц является поток антивещества в центре нашей Вселенной и антиводород в будущем может стать альтернативным источником энергии, имеющим огромные преимущества перед другими видами топлива.

Таким образом мы видим, что антивещество действительно является огромным полем для исследования. Открытие его законов, «приручение» антивещества – далеко не самые последние задачи, стоящие перед физиками. Эти открытия будут иметь огромную ценность не только с точки зрения «чистой» науки, но и прикладных ее отраслей.

Использованные источники:

http://www.cultinfo.ru/fulltext/1/001/008/061/657.htm http://www.computerra.ru/offline/1997/196/534/ http://www.newsru.com/world/19sep2002/anti.html http://gizmod.ru/2006/04/15/zafiksirovali_perexod_materii_v_antiveschestvo/ http://www.tradehome.ru/news62338.html

referat.co

АНТИВЕЩЕСТВО | Энциклопедия Кругосвет

АНТИВЕЩЕСТВО, вещество, состоящее из атомов, ядра которых имеют отрицательный электрический заряд и окружены позитронами – электронами с положительным электрическим зарядом. В обычном веществе, из которого построен окружающий нас мир, положительно заряженные ядра окружены отрицательно заряженными электронами. Обычное вещество, чтобы отличать его от антивещества, иногда называют койновеществом (от греч. койнос – обычный). Однако в русской литературе этот термин практически не употребляется. Следует подчеркнуть, что термин «антивещество» не совсем правилен, поскольку антивещество – тоже вещество, его разновидность. Антивещество обладает такими же инерционными свойствами и создает такое же гравитационное притяжение, как и обычное вещество.

Говоря о веществе и антивеществе, логично начать с элементарных (субатомных) частиц. Каждой элементарной частице соответствует античастица; обе имеют почти одинаковые характеристики, за исключением того, что у них противоположный электрический заряд. (Если частица нейтральна, то античастица также нейтральна, но они могут различаться другими характеристиками. В некоторых случаях частица и античастица тождественны друг другу.) Так, электрону – отрицательно заряженной частице – соответствует позитрон, а античастицей протона с положительным зарядом является отрицательно заряженный антипротон. Позитрон был открыт в 1932, а антипротон – в 1955; это были первые из открытых античастиц. Существование античастиц было предсказано в 1928 на основе квантовой механики английским физиком П.Дираком.

При столкновении электрона и позитрона происходит их аннигиляция, т.е. обе частицы исчезают, а из точки их столкновения испускаются два гамма-кванта. Если сталкивающиеся частицы движутся с небольшой скоростью, то энергия каждого гамма-кванта составляет 0,51 МэВ. Эта энергия есть «энергия покоя» электрона, или его масса покоя, выраженная в единицах энергии. Если же сталкивающиеся частицы движутся с большой скоростью, то энергия гамма-квантов будет больше за счет их кинетической энергии. Аннигиляция происходит и при столкновении протона с антипротоном, но процесс в этом случае протекает гораздо сложнее. В качестве промежуточных продуктов взаимодействия рождается ряд короткоживущих частиц; однако спустя несколько микросекунд как окончательные продукты превращений остаются нейтрино, гамма-кванты и небольшое число электрон-позитронных пар. Эти пары в конечном итоге могут аннигилировать, создавая дополнительные гамма-кванты. Аннигиляция происходит и при столкновении антинейтрона с нейтроном или протоном.

Коль скоро существуют античастицы, возникает вопрос, не могут ли из античастиц образовываться антиядра. Ядра атомов обычного вещества состоят из протонов и нейтронов. Самым простым ядром является ядро изотопа обычного водорода 1H; оно представляет собой отдельный протон. Ядро дейтерия 2H состоит из одного протона и одного нейтрона; оно называется дейтроном. Еще один пример простого ядра – ядро 3He, состоящее из двух протонов и одного нейтрона. Антидейтрон, состоящий из антипротона и антинейтрона, был получен в лаборатории в 1966; ядро анти-3He, состоящее из двух антипротонов и одного антинейтрона, было впервые получено в 1970.

Согласно современной физике элементарных частиц, при наличии соответствующих технических средств можно было бы получить антиядра всех обычных ядер. Если эти антиядра окружены надлежащим числом позитронов, то они образуют антиатомы. Антиатомы обладали бы почти в точности такими же свойствами, как и обычные атомы; они образовали бы молекулы, из них могли бы формироваться твердые тела, жидкости и газы, в том числе и органические вещества. Например, два антипротона и одно ядро антикислорода вместе с восемью позитронами могли бы образовать молекулу антиводы, сходную с обычной водой h3O, каждая молекула которой состоит из двух протонов ядер водорода, одного ядра кислорода и восьми электронов. Современная теория элементарных частиц в состоянии предсказать, что антивода будет замерзать при 0° С, кипеть при 100° С и в остальном вести себя подобно обычной воде. Продолжая такие рассуждения, можно прийти к выводу, что построенный из антивещества антимир был бы чрезвычайно сходен с окружающим нас обычным миром. Этот вывод служит отправной точкой теорий симметричной Вселенной, основанных на предположении, что во Вселенной равное количество обычного вещества и антивещества. Мы живем в той ее части, которая состоит из обычного вещества.

Если привести в соприкосновение два одинаковых куска из веществ противоположного типа, то произойдет аннигиляция электронов с позитронами и ядер с антиядрами. При этом возникнут гамма-кванты, по появлению которых можно судить о происходящем. Поскольку Земля по определению состоит из обычного вещества, в ней нет заметных количеств антивещества, если не считать мизерного числа античастиц, рождающихся на больших ускорителях и в космических лучах. То же самое относится и ко всей Солнечной системе.

Наблюдения показывают, что в пределах нашей Галактики возникает лишь ограниченное количество гамма-излучения. Отсюда ряд исследователей делают вывод об отсутствии в ней сколько-нибудь заметных количеств антивещества. Но этот вывод не бесспорен. В настоящее время нет способа определить, например, состоит ли данная близкая звезда из вещества или антивещества; звезда из антивещества испускает точно такой же спектр, как и обычная звезда. Далее, вполне возможно, что разреженное вещество, заполняющее пространство вокруг звезды и тождественное веществу самой звезды, отделено от областей, заполненных веществом противоположного типа – очень тонкими высокотемпературными «слоями Лейденфроста». Таким образом, можно говорить о «ячеистой» структуре межзвездного и межгалактического пространства, в которой каждая ячейка содержит либо вещество, либо антивещество. Эту гипотезу подкрепляют современные исследования, показывающие, что магнитосфера и гелиосфера (межпланетное пространство) имеют ячеистую структуру. Ячейки с разной намагниченностью и иногда также с разными температурой и плотностью разделены очень тонкими токовыми оболочками. Отсюда следует парадоксальный вывод, что указанные наблюдения не противоречат существованию антивещества даже в пределах нашей Галактики.

Если раньше не было убедительных аргументов в пользу существования антивещества, то теперь успехи рентгеновской и гамма-астрономии изменили положение. Наблюдались явления, связанные с огромным и часто в высшей степени беспорядочным выделением энергии. Вероятнее всего, источником такого энерговыделения была аннигиляция.

Шведский физик О.Клейн разработал космологическую теорию, основанную на гипотезе симметрии между веществом и антивеществом, и пришел к выводу, что процессы аннигиляции играют решающую роль в процессах эволюции Вселенной и формирования структуры галактик.

Становится все более очевидным, что основная альтернативная ей теория – теория «большого взрыва» – серьезно противоречит данным наблюдений и центральное место при решении космологических проблем в ближайшем будущем, скорее всего, займет «симметричная космология».

Роли антивещества в проблемах космологии посвящена книга автора Миры – Антимиры: Антиматерия в космологии (1966). См. также КОСМОЛОГИЯ В АСТРОНОМИИ; ЧАСТИЦЫ ЭЛЕМЕНТАРНЫЕ.

www.krugosvet.ru

Античастицы. Антивещество - 1.doc

Доступные файлы (1):

1.doc

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

Кафедра философии

Реферат на тему:

АНТИЧАСТИЦЫ. АНТИВЕЩЕСТВОВыполнил:

Группа:

СОДЕРЖАНИЕ

Введение 3

1. Теоретическое предсказание существования античастиц Полем Дираком 4
2. Экспериментальное подтверждение существования античастиц 6
3. Антивещество 8
4. Аннигиляция вещества и антивещества 10
5. Антивещество во Вселенной 12
6. БАК: за и против 18

Список использованной литературы 24

ВВЕДЕНИЕ

На протяжении всей истории своего существования человек наблюдает вокруг себя постоянно изменяющийся, но по сути один и тот же окружающий мир. В своей повседневной деятельности к человеку не приходит даже мысли о том, что может существовать какой-то другой (не мистический, а вполне реальный) мир. Даже в начале двадцатого века, когда людям начинают приоткрываться тайны устройства микромира, никто не задумывался о такой возможности.

Однако теоретическое обоснование и опытное подтверждение существование частиц и вещества «наоборот» - античастиц и антивещества - произошло в первой трети XX века. Это по сути открыло новую главу в области исследования элементарных частиц и множество перспектив, которые ранее было сложно представить, например создание идеального топлива.

Сегодня исследования в области античастиц ведутся очень активно, они считаются одним из наиболее перспективных направлений современной физики. Однако ученые-физики по всему сталкиваются с рядом проблем, которые на сегодняшний день практически невозможно решить. Вокруг антивещества существует множество загадок, которые ещё только предстоит решить.

1. ^

Увы, столь простой картине мира суждено было просуществовать недолго. Ученые, оборудовав высокогорные лаборатории по всему миру, принялись за изучение состава космических лучей, бомбардирующих нашу планету, и вскоре начали открывать всевозможные частицы, не имеющие ни малейшего отношения к вышеописанной идиллической триаде. В частности, были обнаружены совершенно немыслимые по своей природе античастицы.

Существование античастиц впервые предсказал Поль Дирак в статье, опубликованной им в 1930 году.

Еще в университете Дирак заинтересовался теорией относительности Альберта Эйнштейна. В годы, когда Дирак проходил аспирантуру в Кембридже, Гейзенберг и Шрёдингер разработали свои формулировки квантовой механики, применив квантовую теорию к описанию поведения атомных и субатомных систем и движения таких частиц, как электрон.

Дирак начал изучать уравнения Гейзенберга и Шрёдингера, как только те были опубликованы в 1925 году, высказав при этом несколько полезных замечаний. Одним из недостатков квантовой механики было то, что она была разработана лишь применительно к частицам, обладающим малой скоростью (по сравнению со скоростью света), а это позволяло пренебречь эффектами, рассматриваемыми теорией относительности Эйнштейна. Эффекты теории относительности, такие как увеличение массы частицы с возрастанием скорости, становятся существенными, только когда скорости начинают приближаться к скорости света.

На Сольвеевском конгрессе в октябре 1927 года к Дираку подошел Нильс Бор. Вот как вспоминает об этом сам Дирак: «Бор подошел ко мне и спросил: «Над чем сейчас работаете?» Я ответил: «Пытаюсь получить релятивистскую теорию электрона». Бор тогда сказал: «Но ведь Клейн уже решил эту проблему». Я был несколько обескуражен. Я стал объяснять ему, что решение задачи Клейна, основанное на уравнении Клейна—Гордона, неудовлетворительно, так как его нельзя согласовать с моей общей физической интерпретацией квантовой механики. Однако я так и не смог объяснить что-либо Бору, так как наш разговор был прерван началом лекции и вопрос повис в воздухе».

Дирак был недоволен. Он стремился получить уравнения для одного электрона, а не для системы частиц с разными зарядами. Он добился своего, но решение его удивило. Двумерных частиц Паули, хорошо описывающих спин в нерелятивистском случае, явно не хватало. Электрон в теории имел лишнюю степень свободы — свободы, как оказалось, перехода в состояние с отрицательной энергией. Это выглядело настолько дико, что впору было отказаться от всего сделанного.

В поисках выхода Дирак предложил странную идею. Он предположил, что все электроны Вселенной занимают уровни с отрицательной энергией, согласно принципу Паули, образуя ненаблюдаемый фон. Наблюдаемы только электроны с положительной энергией. «Электроны, — пишет Дирак, — распределены по всему миру с большой плотностью в каждой точке. Совершенная пустота есть та область, где все состояния с отрицательной энергией заняты». «Незаполненные состояния с отрицательной энергией представятся как нечто с положительной энергией, потому что для того, чтобы они исчезли, необходимо внести туда один электрон с отрицательной энергией. Мы предполагаем, что эти незанятые состояния с отрицательной энергией суть протоны».

Теория Дирака была встречена скептически. Вызвал недоверие гипотетический фон электронов, кроме того, теория Дирака, по его словам, «была очень симметрична по отношению к электронам и протонам».

Но протон отличается от электрона не только знаком заряда, но и массой. Открытие позитрона, частицы действительно симметричной электрону, заставило по-новому оценить теорию Дирака, которая по существу предсказывала существование позитрона и других античастиц.

2. ^

При помощи этого аппарата, получившего название конденсационная камера, Андерсон смог зарегистрировать частицы, возникающие в результате столкновения космических лучей с мишенью. По интенсивности трека, оставленного частицей, он мог судить о ее массе, а по характеру отклонения ее траектории в магнитном поле — определить электрический заряд частицы. К 1932 году ему удалось зарегистрировать ряд столкновений, в результате которых образовывались частицы с массой, равной массе электрона, однако отклонялись они под воздействием магнитного поля в противоположную сторону по сравнению с электроном и, следовательно, имели положительный электрический заряд. Так была впервые экспериментально выявлена античастица — позитрон. В 1932 году Андерсон опубликовал полученные результаты, а в 1936 году был отмечен за них половиной Нобелевской премии по физике. (Вторую половину премии получил австрийский физик-экспериментатор Виктор Франц Гесс (Victor Franz Hess, 1883–1964), впервые экспериментально подтвердивший существование космических лучей). Это был первый (и, пока что, последний) случай присуждения Нобелевской премии ученому, официально даже не числившемуся на тот момент в штате научных сотрудников своего университета!

Хотя вышеописанный пример, казалось бы, служит идеальной иллюстрацией сценария «предсказание - проверка», историческая реальность представляется не столь простой, как кажется. Дело в том, что Андерсон, судя по всему, не знал о публикации Дирака абсолютно ничего до своего экспериментального открытия. Так что в данном случае речь идет, скорее, об одновременном теоретическом и экспериментальном открытии позитрона.

Все следующие за позитроном античастицы были экспериментально обнаружены уже в лабораторных условиях — на ускорителях. Сегодня физики-экспериментаторы имеют возможность буквально штамповать их в нужных количествах для текущих экспериментов, и чем-то из ряда вон выходящим античастицы давно не считаются.

3. АНТИВЕЩЕСТВО

Говоря о веществе и антивеществе, логично начать с элементарных (субатомных) частиц. Каждой элементарной частице соответствует античастица; обе имеют почти одинаковые характеристики, за исключением того, что у них противоположный электрический заряд.

(Если частица нейтральна, то античастица также нейтральна, но они могут различаться другими характеристиками. В некоторых случаях частица и античастица тождественны друг другу.) Так, электрону — отрицательно заряженной частице — соответствует позитрон, а античастицей протона с положительным зарядом является отрицательно заряженный антипротон.

Антипротон - античастица по отношению к протону. Масса и спин антипротона такие же, как у протона. Электрический заряд (и магнитный момент) антипротона отрицателен и равен по абсолютной величине электрическому заряду (магнитному моменту) протона.

Антипротон был впервые обнаружен экспериментально в 1955 О.Чемберленом (О.Chamberlain), Э.Сегре (Е.Segre), К.Вигандом (С.Wiegand) и Т.Ипсилантисом (Т.Ypsilantis) в Беркли (США) на ускорителе протонов с максимальной энергией 6,3 ГэВ. Рождение пар протон-антипротон наблюдается не только в столкновениях адронов, но и в столкновениях встречных пучков электронов и позитронов с энергиями выше 1 ГэВ.

Антинуклон - античастица по отношению к нуклону. Ядерное взаимодействие между антинуклонами может приводить к образованию ядер атомов антивещества, а между антинуклоном и нуклоном - к образованию бариония.

Антинейтрон - античастица но отношению к нейтрону. Антинейтрон электрически нейтрален, имеет спин 1/2 и массу, равную массе нейтрона. Магнитные моменты антинейтрона и нейтрона равны по абсолютной величине, но противоположны по направлению (по отношению к их спинам).

Коль скоро существуют античастицы, возникает вопрос, не могут ли из античастиц образовываться антиядра. Ядра атомов обычного вещества состоят из протонов и нейтронов. Самым простым ядром является ядро изотопа обычного водорода 1H; оно представляет собой отдельный протон. Ядро дейтерия 2H состоит из одного протона и одного нейтрона; оно называется дейтроном. Еще один пример простого ядра — ядро 3He, состоящее из двух протонов и одного нейтрона. Антидейтрон, состоящий из антипротона и антинейтрона, был получен в лаборатории в 1966; ядро анти-3He, состоящее из двух антипротонов и одного антинейтрона, было впервые получено в 1970.

Согласно современной физике элементарных частиц, при наличии соответствующих технических средств можно было бы получить антиядра всех обычных ядер. Если эти антиядра окружены надлежащим числом позитронов, то они образуют антиатомы. Антиатомы обладали бы почти в точности такими же свойствами, как и обычные атомы; они образовали бы молекулы, из них могли бы формироваться твердые тела, жидкости и газы, в том числе и органические вещества. Например, два антипротона и одно ядро антикислорода вместе с восемью позитронами могли бы образовать молекулу антиводы, сходную с обычной водой h3O, каждая молекула которой состоит из двух протонов ядер водорода, одного ядра кислорода и восьми электронов. Современная теория элементарных частиц в состоянии предсказать, что антивода будет замерзать при 0° С, кипеть при 100° С и в остальном вести себя подобно обычной воде. Продолжая такие рассуждения, можно прийти к выводу, что построенный из антивещества антимир был бы чрезвычайно сходен с окружающим нас обычным миром. Этот вывод служит отправной точкой теорий симметричной Вселенной, основанных на предположении, что во Вселенной равное количество обычного вещества и антивещества. Мы живем в той ее части, которая состоит из обычного вещества.

4. ^

В термодинамическом равновесии при высокой температуре (напр., на ранних стадиях расширения Вселенной) достигается высокая концентрация частиц n античастиц и процессы аннигиляции и рождения пар частиц и античастиц протекают в одинаковом темпе и уравновешивают друг друга. В ходе расширения Вселенной температуpa падала, и реакции аннигиляции начали доминировать над обратными реакциями рождения пар частиц и античастиц. Сначала должна была пройти аннигиляция тяжёлых античастиц (таких, как антибарионы), затем, при меньших температуpax,- более лёгких (напр., позитронов). Оставшиеся после аннигиляции частицы образовали вещество современной Вселенной.

5. ^

Необходимость объяснить отсутствие сильного смешивания вещества и антивещества в космических масштабах, меньших скоплений галактик, является существенной трудностью космологических моделей, предполагающих равное количество вещества и антивещества во Вселенной. С другой стороны, анализ космологических следствий калибровочных теорий великого объединения взаимодействий, предсказывающих процессы с несохранением барионного числа, показывает, что неравновесные эффекты нарушения CP-инвариантности в таких процессах на очень ранних стадиях эволюции Вселенной (до первой секунды расширения) могли привести к барионной асимметрии Вселенной к преобладанию во Вселенной вещества. Однако возможность существования макроскопических областей антивещества не является пока окончательно исключенной наблюдениями. Такую возможность допускают и некоторые модели великого объединения со спонтанным нарушением CP-инвариантности, которые предсказывают существование макроскопических областей с преобладанием антивещества.

Проверка существования звезд из антивещества может быть в принципе осуществлена средствами нейтринной астрономии. Образование нейтронных звезд сопровождается превращением электронов и протонов в нейтроны с испусканием электронных нейтрино. В звездах из антивещества соответствующий процесс является источником электронных антинейтрино. Поэтому регистрация потоков космических антинейтрино с временными и энергетическими характеристиками, ожидаемыми для потоков нейтрино, образующихся при гравитационном коллапсе в нейтронную звезду, служило бы указанием на образование антинейтронных звезд. Более точная информация о том, происходила ли аннигиляция антивещества в ранней Вселенной, может быть получена из анализа ее возможного влияния на химический состав вещества, наблюдаемый в наше время. Экспериментальный базис такого анализа составляли проводимые в ЦЕРНе с 1983 эксперименты советских и итальянских ученых по исследованию взаимодействия антипротонов с легкими ядрами.

Наблюдения показывают, что в пределах нашей Галактики возникает лишь ограниченное количество гамма-излучения. Отсюда ряд исследователей делают вывод об отсутствии в ней сколько-нибудь заметных количеств антивещества. Но этот вывод не бесспорен. В настоящее время нет способа определить, например, состоит ли данная близкая звезда из вещества или антивещества; звезда из антивещества испускает точно такой же спектр, как и обычная звезда. Далее, вполне возможно, что разреженное вещество, заполняющее пространство вокруг звезды и тождественное веществу самой звезды, отделено от областей, заполненных веществом противоположного типа – очень тонкими высокотемпературными «слоями Лейденфроста». Таким образом, можно говорить о «ячеистой» структуре межзвездного и межгалактического пространства, в которой каждая ячейка содержит либо вещество, либо антивещество. Эту гипотезу подкрепляют современные исследования, показывающие, что магнитосфера и гелиосфера (межпланетное пространство) имеют ячеистую структуру. Ячейки с разной намагниченностью и иногда также с разными температурой и плотностью разделены очень тонкими токовыми оболочками. Отсюда следует парадоксальный вывод, что указанные наблюдения не противоречат существованию антивещества даже в пределах нашей Галактики.

Если раньше не было убедительных аргументов в пользу существования антивещества, то теперь успехи рентгеновской и гамма-астрономии изменили положение. Наблюдались явления, связанные с огромным и часто в высшей степени беспорядочным выделением энергии. Вероятнее всего, источником такого энерговыделения была аннигиляция.

Шведский физик О.Клейн разработал космологическую теорию, основанную на гипотезе симметрии между веществом и антивеществом, и пришел к выводу, что процессы аннигиляции играют решающую роль в процессах эволюции Вселенной и формирования структуры галактик.

Становится все более очевидным, что основная альтернативная ей теория – теория «большого взрыва» – серьезно противоречит данным наблюдений и центральное место при решении космологических проблем в ближайшем будущем, скорее всего, займет «симметричная космология».

Выдвигается гипотеза о том, что звезды (в том числе Солнце) состоят приблизительно наполовину из вещества и наполовину из антивещества.

Так как невозможно отдать предпочтение ни веществу, ни антивеществу, то по пространству Вселенной они распределены одинаково. Во Вселенной основная масса вещества и, по-видимому, антивещества сосредоточена в звездах. Поэтому логично предположить, что звезды состоят приблизительно наполовину из вещества и наполовину из антивещества. Конечно, если бы вещество и антивещество были равномерно размешаны по объему звезды, то произошла бы их быстрая аннигиляция (взрыв) и звезды не было бы. Поэтому логично утверждать, что в звезде вещество и антивещество разделены: в центральной части звезды (ее ядре) находится антивещество (либо вещество), а в наружной ее части (ее оболочке) – вещество (либо антивещество).

На поверхности соприкосновения ядра звезды и ее оболочки происходит аннигиляция вещества и антивещества. Так как эта аннигиляция является поверхностной, а не объемной, то она не имеет взрывного характера. В результате этой аннигиляции возникают фотоны (гамма-кванты) и два их потока в радиальном направлении: один поток фотонов (поток 1) направлен к центру звезды, а второй поток (поток 2) – к поверхности звезды. Противоположные потоки 1 и 2 стремятся разделить вещество и антивещество и тем самым затрудняют возможность их аннигиляции. По-видимому, поток 1 удерживает ядро звезды в шарообразной форме (подобно силам поверхностного натяжения жидкости) и тем самым затрудняет перемешивание и аннигиляцию антивещества ядра с веществом оболочки. Также аннигиляция затруднена тем, что при ней должны одновременно выполняться законы сохранения энергии, импульса, момента импульса.

Источниками энергии, выделяемой в звезде, являются не только термоядерные реакции синтеза легких атомных ядер (антиатомных антиядер) в оболочке звезды (в ее ядре), но и аннигиляция ядра звезды и ее оболочки на поверхности их соприкосновения. Этим можно было бы объяснить экспериментально установленный факт о том, что количество испускаемых Солнцем нейтрино, возникающих в результате термоядерных реакций, приблизительно в три раза меньше, чем должно быть по теоретическим расчетам [1, с. 759]. Энергия, излучаемая Солнцем, равна сумме следующих трех энергий: энергия 1 выделяется в результате термоядерных реакций в веществе оболочки (при этом испускаются нейтрино), энергия 2 выделяется в результате термоядерных реакций в антивещества ядра Солнца (при этом испускаются антинейтрино), энергия 3 выделяется в результате аннигиляции ядра и оболочки звезды. Если бы не было аннигиляции, то количество испускаемых нейтрино было бы приблизительно в два раза меньше расчетной величины. Но поскольку количество нейтрино не в два, а в три раза меньше, то энергии 1, 2, 3 приблизительно одинаковы по величине и, следовательно, энергия 3 приблизительно равна третьей части всей энергии, излучаемой Солнцем (если не считать энергии, уносимой нейтрино и антинейтрино).

Если бы не было аннигиляции ядра и оболочки Солнца, то в нем зависимость температуры от радиуса была бы монотонно убывающей от центра Солнца, где температура порядка 14 миллионов градусов, до его поверхности (фотосферы), где температура порядка 6 тысяч градусов Цельсия. Но поскольку на поверхности раздела ядра Солнца и его оболочки имеет место аннигиляция, то вблизи этой поверхности в зависимости температуры от радиуса имеется локальный максимум температуры. Поскольку тепловая энергия переходит от мест с большей к местам с меньшей температурой, то от этой поверхности теплота переходит не только в оболочку Солнца, но и в его ядро. В результате этого температура ядра Солнца повышается и повышается солнечная активность, т.к., очевидно, температура ядра Солнца не может повышаться сколько угодно долго. Эта активность достигает максимума с периодичностью приблизительно 11 лет. После этого максимума солнечная активность спадает, температура ядра Солнца уменьшается. Если бы в Солнце не было аннигиляции, то его активность была бы не периодической, а систематической (если эта активность была бы вообще).

При активности Солнца от его ядра отделяется небольшая масса антивещества, которая в результате аннигиляции с веществом оболочки разогревается и поднимается к поверхности Солнца (подобно пузырькам пара в кипящей жидкости). При этом подъеме и разогреве происходит увеличение объема антивещества, его перемешивание с веществом оболочки, его дробление на мелкие части, а поверхностная аннигиляция переходит в объемную. Скорость объемной аннигиляции намного больше, чем поверхностной и за короткое время выделяется большое количество энергии, т.е. в оболочке Солнца происходит аннигиляционный взрыв. От него появляются жесткие гамма-кванты. В результате взаимодействия с веществом оболочки Солнца и его атмосферы (хотя понятие атмосферы для Солнца, как газового (плазменного) шара, условное) энергия этих гамма-квантов переходит в энергию фотонов с меньшей энергией, в том числе энергию фотонов видимого света. При этом на Земле наблюдается вспышка на поверхности Солнца.

В настоящее время на многие вопросы, связанные с интерпретацией солнечной активности (вспышек на Солнце, темных пятен на его поверхности), окончательных ответов не получено. Детальной количественной теории вспышек еще нет. Имеются некоторые “модели” по этому вопросу. В частности, имеется “магнитная модель” вспышки, в которой предполагается, что она возникает в результате быстрого превращения магнитной энергии темных пятен в энергию ускоренных частиц. В свете вышеизложенных соображений не исключено, что солнечная активность является следствием наличия в нем антивещества.

6. ^

Адроны делятся на две основные группы в соответствии с их кварковым составом: мезоны — состоят из одного кварка и одного антикварка, барионы — состоят из трёх кварков трёх цветов, образуя так называемую бесцветную комбинацию.

В 1965 группа американских физиков под руководством Л.М. Ледермана (L.М.Lederman) наблюдала события образования ядер антидейтерия, в 1970 на протонном синхротроне Института физики высоких энергий в Протвино (близ г. Серпухов) группа советских физиков под руководством Ю.Д.Прокошкина зарегистрировала несколько событий образования ядер антигелия-3.

^  — ускоритель заряженных частиц на встречных пучках, предназначенный для разгона протонов и тяжёлых ионов (ионов свинца) и изучения продуктов их соударений. Коллайдер построен в научно-исследовательском центре Европейского совета ядерных исследований ЦЕРН (фр. Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire, CERN), на границе Швейцарии и Франции, недалеко от Женевы. БАК является самой крупной экспериментальной установкой в мире.

Большим БАК назван из-за своих размеров: длина основного кольца ускорителя составляет 26 659 м; адронным — из-за того, что он ускоряет адроны, то есть частицы, состоящие из кварков; коллайдером (англ. collide — сталкиваться) — из-за того, что пучки частиц ускоряются в противоположных направлениях и сталкиваются в специальных местах.

^

По мнению сторонников катастрофического сценария, существует принципиальная разница между бомбардировкой Земли космическими частицами и экспериментами на ускорителе. В первом случае сталкиваются прилетающие из космоса ультрарелятивистские (летящие со скоростью, близкой к скорости света) элементарные частицы с элементарными частицами на Земле, скорость которых мала. Образующиеся частицы также являются ультрарелятивистскими и улетают в космическое пространство, не успев причинить Земле никакого вреда. В коллайдере же сталкиваются пучки элементарных частиц, летящие с ультрарелятивистскими скоростями в противоположных направлениях. Образующиеся микроскопические чёрные дыры и другие опасные частицы могут вылетать с любыми скоростями. Некоторые из них будут настолько медленными, что не смогут покинуть Землю.

Общая теория относительности в виде, предложенном Эйнштейном, не допускает возникновения микроскопических чёрных дыр в коллайдере. Однако они будут возникать, если верны теории с дополнительными пространственными измерениями (теория сверхструн). По мнению сторонников катастрофического сценария, хотя такие теории и умозрительны, вероятность того, что они верны, составляет десятки процентов. Излучение Хокинга, приводящее к испарению чёрных дыр, также является гипотетическим — оно никогда не было экспериментально подтверждено. Поэтому есть достаточно большая вероятность того, что оно не действует.

Кроме того, высока вероятность образования страпелек - элементарных частиц, состоящих из «верхних», «нижних» и «странных» кварков, и даже более сложные структуры, аналогичные атомным ядрам, обильно производятся в лабораторных условиях, но распадаются за время порядка 10-9 сек. В случае развития колосальных энергий (1039 МэВ) возможен кварковый распад. Однако такой исход событий имеет вероятность куда ниже, чем образования черной дыры, или образования страпелек.

^

Ускоритель предназначен для сталкивания таких частиц, как адроны и атомарные ядра. Однако, существуют природные источники частиц, скорость и энергия которых значительно выше, чем в коллайдере (активные ядра галактик и т.д.). Такие природные частицы обнаруживают в космических лучах. Поверхность планеты Земля частично защищена от этих лучей, но, проходя через атмосферу, частицы космических лучей сталкиваются с атомами и молекулами воздуха. В результате этих природных столкновений в атмосфере Земли рождается множество стабильных и нестабильных частиц. В результате, на планете уже в течение многих миллионов лет присутствует естественный радиационный фон. То же самое (сталкивание элементарных частиц и атомов) будет происходить и в БАК, однако с меньшими скоростями и энергиями, и в гораздо меньшем количестве.

Если чёрные дыры могут возникать в ходе столкновения элементарных частиц, они также будут и распадаться на элементарные частицы, в соответствии с принципом CPT-инвариантности, являющимся одним из самых фундаментальных принципов квантовой механики. CPT-инвариантность - это фундаментальная симметрия физических законов при преобразованиях, включающих одновременную инверсию заряда, чётности и времени.

Далее, если бы гипотеза существования стабильных чёрных микро-дыр была верна, то они бы образовывались в больших количествах в результате бомбардировки Земли космическими элементарными частицами. Но бо́льшая часть прилетающих из космоса высокоэнергетических элементарных частиц обладают электрическим зарядом, поэтому часть чёрных дыр были бы электрически заряжены. Эти заряженные чёрные дыры захватывались бы магнитным полем Земли и, будь они в самом деле опасны, давно разрушили бы Землю.

К тому же, любые чёрные дыры, заряженные или электрически нейтральные, захватывались бы белыми карликами и нейтронными звёздами (которые, как и Земля, бомбардируются космическим излучением) и разрушали их. В результате время жизни белых карликов и нейтронных звёзд было бы гораздо короче, чем наблюдаемое в действительности. Кроме того, разрушаемые белые карлики и нейтронные звёзды испускали бы дополнительное излучение, которое в действительности не наблюдается.

Наконец, теории с дополнительными пространственными измерениями, предсказывающие возникновение микроскопических чёрных дыр, не противоречат экспериментальным данным, только если количество дополнительных измерений не меньше трёх. Но при таком количестве дополнительных измерений должны пройти миллиарды лет, прежде чем чёрная дыра причинит Земле сколько-нибудь существенный вред.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Учёные пристально изучают любые технологии, не противоречащие законам физики, которые могли бы помочь человечеству достичь дальних уголков космоса. Среди плеяды вариантов межзвёздного привода корабли, использующие аннигиляцию, являются, пожалуй, самыми фантастическими из реальных и самыми реальными из фантастических.

Было уже рассказано о давних проектах кораблей на ядерной и термоядерной энергии, а также об идеях звездолётов, основанных на ещё не открытых, а, может, и вовсе не существующих, гипотетических явлениях. Вроде деформации пространства, или отделения инерционных свойств материи от её самой.

Двигатели, использующие в качестве топлива антивещество, могут обеспечить существенно лучшие энергетические параметры корабля, чем ядерный привод, но в отличие от разнообразных «прокалывателей пространства и времени», аннигиляционный привод вполне можно построить в ближайшие десятилетия.

Известно, что в 0,1 грамма антивещества скрыто столько же энергии, сколько в топливных баках шаттла. Дело за малым: получить это вещество, научится его хранить и использовать где и когда нужно.

Что до получения, то антивещество успешно создают в таких лабораториях, как Fermilab в Чикаго и CERN в Швейцарии.

Однозначным свидетельством в пользу существования антивещества во Вселенной могло бы явиться наблюдение антигелия в космических лучах. Антигелий и другие антиядра могут возникать в результате термоядерных реакций в антизвёздах, – аналогично тем, что протекают в обычных звёздах. Кроме того, антигелий мог остаться после Большого взрыва – на этот счёт есть теоретические расчёты.

Сейчас готовятся к реализации два космических эксперимента, направленных на поиски антивещества в космическом пространстве: PAMELA и AMS-02. В основе обоих – магнитные спектрометры, позволяющие селектировать частицы по знаку их заряда. В этих сложных приборах используются различные детекторы ядерных излучений, позволяющие разделять частицы по массам, скоростям и энергиям.

Пройдёт совсем немного времени и, возможно, мы станем свидетелями закрытия проблемы существования антивещества в современной Вселенной.

Список использованной литературы

1. Физический энциклопедический словарь. – М.: Советская энциклопедия, 1984.
2. www.sciteclibrary.ru
3. www.krugosvet.ru
4. http://ru.wikipedia.org

gendocs.ru

Смотрите также

• 
  Арабо израильский конфликт реферат
• 
  Аминокислоты реферат по биологии
• 
  Реферат история отечественной зоологии
• 
  Реферат великая теорема ферма
• 
  Финансово правовая ответственность реферат
• 
  Титульный лист реферат тгпу
• 
  Современные антисептические средства реферат
• 
  Реферат теория ожиданий врума
• 
  Реферат судебная система германии
• 
  Реферат по физике фотоэлементы
• 
  Реферат на тему обсе