حرفيا ، المادة المضادة هي عكس المادة. كل الجسيمات الأولية التي نعلم أن لها جسيمًا معاكسًا له نفس الخصائص تمامًا ، باستثناء شحنة كهربائيةوهو العكس. ا البوزيترون، على سبيل المثال ، هي المادة المضادة لـ إلكترونلذلك ، لها نفس الكتلة ، نفس الدوران ، نفس الحجم ، لكن الشحنة الكهربائية لها إشارة معاكسة.
المادة والمادة المضادة ، وتتكون من جزيئات مضادة
لا يتم إنتاج المادة المضادة بشكل طبيعي على الأرض. كل ما هو معروف عن هذه الجسيمات المضادة يأتي من التجارب التي أجريت فيمسرعات الجسيمات، والتي تتميز بالجسيمات المضادة كمنتج. تكمن الصعوبة في إنتاج وتحليل هذه المواد في حقيقة أنه ، في المواجهة بين المادة و المادة المضادة ، يحدث الإبادة دائمًا ، أي أن أحدهما يدمر الآخر ، والنتيجة هي قدر كبير من طاقة.
اكتشاف
في عام 1928 ، قام الفيزيائي البريطاني بول أندريان م. ديراك راجع معادلة التكافؤ بين الكتلة والطاقة التي اقترحهااينشتاين واقترح أنه ينبغي النظر إلى الكتلة بقيم موجبة وسالبة. جعل اقتراح ديراك من الممكن النظر في إمكانية وجود المادة المضادة.
في عام 1932 ، اكتشف كارل أندرسون وجودالإلكترونات الموجبة خلال تجربة الأشعة الكونية. تم الكشف عن الإلكترون المضاد يسمى البوزيترون وله نفس خصائص الإلكترون ، ولكن له شحنة كهربائية موجبة.
في عام 1955 ، ابتكر العلماء البروتون المضاد باستخدام مسرع الجسيمات. منذ ذلك الحين ، كشفت الدراسات المتعلقة بالمادة المضادة عن وجود جسيمات مضادة لـ النيوترونات, جسيمات دون الذرية, اللبتونات إلخ.
التطبيقات
من الناحية العملية ، يمكن أن نذكر فحص التصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني والذي يستخدم انبعاث البوزيترونات لتكوين صور ثلاثية الأبعاد تستخدم في الكشف عن الأورام. تتعرض إلكترونات جسم الإنسان للإبادة عندما تصادف البوزيترونات المنبعثة من مادة معينة. نتاج الإبادة هو جيل أشعة غاما، والذي يستخدم للتصوير ثلاثي الأبعاد.
يمكن للإبادة واسعة النطاق الموجودة في مواجهة الجسيمات والجسيمات المضادة أن تولد كميات هائلة من الطاقة. يمكن أن تولد كمية 10 كيلوغرامات من المادة المضادة الطاقة المقابلة لست سنوات من التشغيل الكامل لمحطة إيتايبو للطاقة! إن إنتاج 1 جرام من المادة المضادة في السيارة سيكون له نطاق تقريبي يصل إلى 10000 كيلومتر.
تجري القوات المسلحة الأمريكية أبحاثًا لصنع قنابل مصنوعة من مادة مضادة. إن الإبادة الناتجة عن ملامسة المادة مع المادة المضادة للقنابل يمكن أن تولد انفجارات ذات إمكانات تدميرية أكبر بكثير من تلك الخاصة بالمادة المضادة للقنابل. الرؤوس الحربية النووية.
المسافات التي تفصلنا عن بعض الأجرام السماوية في الفضاء تجعل أي محاولات للتقريب مستحيلة. رحلة إلى النجم Alpha Centauri على سبيل المثال الذي نجم بعد الشمس، هي الأقرب إلى الأرض ، سيستغرق الأمر حوالي 80 ألف سنة مع التقنيات الحالية. إذا تم تشغيل المركبة الفضائية بواسطة المادة المضادة ، فسيتم تقليل وقت هذه الرحلة بشكل كبير ، مما قد يجعل "المشي" قابلاً للتطبيق تمامًا.
توليد وتخزين الجسيمات المضادة
عن طريق تسريع الذرات إلى بسرعات عالية جدا مع مسرع الجسيمات ، يمكن أن تصطدم بهدف معين. تنتج الجسيمات المضادة عن هذا الاصطدام ويتم فصلها بفعل المجالات المغناطيسية. يتم تخزين هذه العناصر في نوع من الزجاجة المغناطيسية ، مما يمنع تتلامس المادة المضادة مع المادة ، مما قد يؤدي إلى إبادة وتدمير الجسيمات المضادة. في كل عام ، يتم إنتاج تريليون جرام فقط من البروتونات المضادة.
بقلم جواب سيلاس
تخرج في الفيزياء
مصدر: مدرسة البرازيل - https://brasilescola.uol.com.br/o-que-e/fisica/o-que-e-antimateria.htm