מהו אנטי-חומר?

פשוטו כמשמעו, אנטי-חומר הוא היפוכו של החומר. כל אחד חלקיק אלמנטרי שאנחנו יודעים שיש לו חלקיק הפוך שיש לו בדיוק את אותם מאפיינים, מלבד ה מטען חשמלי, שזה הפוך. O פוזיטרון, למשל, הוא האנטי-חומר של אֶלֶקטרוֹןלכן, יש אותה מסה, אותו סיבוב, אותו גודל, אבל מטען חשמלי של סימן הפוך.

חומר ואנטי-חומר, המורכב מאנטי-חלקיקים

אנטי-חומר אינו מיוצר באופן טבעי על פני כדור הארץ. כל מה שידוע על אנטי-חלקיקים אלה מגיע מניסויים שבוצעו במאיצי חלקיקים, הכוללים אנטי-חלקיקים כמוצר. הקושי לייצר ולנתח חומרים אלו טמון בעובדה שבמפגש בין החומר לבין אנטי-חומר, השמדה תמיד מתרחשת, כלומר, אחד הורס את השני, והתוצאה היא הרבה מאוד אֵנֶרְגִיָה.

תַגלִית

בשנת 1928, הפיזיקאי הבריטי פול אנדריין מ. דיראק תיקן את משוואת השקילות בין מסה לאנרגיה שהוצעה על ידיאיינשטיין והציע שיש להתייחס למסה עם ערכים חיוביים ושליליים. הצעתו של דיראק אפשרה לשקול את אפשרות קיומו של אנטי-חומר.

בשנת 1932, קארל אנדרסון זיהה את נוכחותו שלאלקטרונים חיוביים במהלך ניסוי עם קרניים קוסמיות. האנטי-אלקטרון שזוהה נקרא פוזיטרון והוא בעל אותם מאפיינים כמו האלקטרון, אך יש לו מטען חשמלי חיובי.

בשנת 1955, מדענים יצרו את האנטי פרוטון באמצעות מאיץ חלקיקים. מאז, מחקרים הקשורים לאנטי-חומר חשפו אנטי-חלקיקים של נויטרונים, קווארקים, הלפטונים וכו '

יישומים

באופן מעשי, ניתן להזכיר את בחינת סריקת PET, המשתמשת בפליטת פוזיטרונים ליצירת תמונות תלת מימדיות המשמשות לאיתור גידולים. האלקטרונים של גוף האדם סובלים מהשמדה כאשר הם פוגשים פוזיטרונים הנפלטים מחומר מסוים. תוצר ההשמדה הוא הדור של קרינת גמא, המשמש להדמיה תלת מימדית.

אל תפסיק עכשיו... יש עוד אחרי הפרסום ;)

ההשמדה בקנה מידה גדול שקיים במפגש של חלקיקים ואנטי-חלקיקים עלול לייצר כמויות מוגזמות של אנרגיה. כמות של 10 קילו של אנטי-חומר יכולה לייצר את האנרגיה המקבילה לשש שנים של פעילות מלאה של תחנת הכוח של איטאיפו! התפוקה של 1 גרם של אנטי-חומר במכונית תהיה בעלת טווח משוער של 10,000 קילומטרים.

הכוחות המזוינים של ארה"ב מבצעים מחקר ליצירת פצצות עשויות אנטי-חומר. ההשמדה שנוצרה ממגע החומר עם האנטי-חומר של הפצצות עלולה ליצור פיצוצים בעלי פוטנציאל הרס גדול בהרבה מזה של ראשי נפץ גרעיניים.

המרחקים שמפרידים בינינו לבין גופים שמימיים מסוימים בחלל הופכים כל ניסיונות לקירוב לבלתי אפשריים. טיול לכוכב אלפא קנטאורי, למשל, שמככב אחרי ה שמש, הוא הקרוב ביותר לכדור הארץ, זה ייקח בערך 80 אלף שנה עם הטכנולוגיות הנוכחיות. אם חלליות היו מופעלות על ידי אנטי-חומר, הזמן למסע זה היה מצטמצם באופן משמעותי, מה שיכול להפוך את ה"הליכה" לכדאית לחלוטין.

יצירה ואחסון של אנטי-חלקיקים

על ידי האצת אטומים ל מהירויות גבוהות מאוד עם מאיץ חלקיקים, הם יכולים להתנגש במטרה מסוימת. האנטי-חלקיקים נובעים מהתנגשות זו ומופרדים על ידי הפעולה של שדה מגנטי. אחסון האלמנטים הללו נעשה במעין בקבוק מגנטי, המונע את אנטי-חומר בא במגע עם החומר, מה שעלול להוביל להשמדה והרס של אנטי חלקיקים. מדי שנה מיוצרים רק טריליון הגרם של אנטי פרוטונים.

מאת יואב סילאס
בוגר בפיזיקה

האם תרצה להתייחס לטקסט זה בעבודה בית ספרית או אקדמית? תראה:

ג'וניור, יואב סילאס דה סילבה. "מהו אנטי-חומר?"; בית ספר ברזיל. זמין ב: https://brasilescola.uol.com.br/o-que-e/fisica/o-que-e-antimateria.htm. נגיש ב-27 ביולי 2021.