반물질

우리는 반물질이 무엇인지, 어떻게 발견되었는지, 그 성질, 물질과의 차이점 및 발견 위치에 대해 설명합니다.

반물질은 반전자, 반중성자 및 반양자로 구성됩니다.

반물질이란 무엇입니까?

입자 물리학에서 반물질은 다음으로 구성된 물질의 유형입니다.입자, 대신에입자 평범한. 덜 빈번한 유형입니다. 문제.

반물질은 일반 물질과 매우 유사하지만 유일한 차이점은 전하 입자 및 일부 양자 수. 따라서 반전자라고도 불리는양전자, 그것은 양전하를 제외하고 동일한 특성을 갖는 전자의 반입자입니다. 반면에 반중성자는 중성자(중성자와 같이)이지만 자기 모멘트는 반대입니다. 마지막으로, 반양성자는 음전하를 띤다는 점에서 양성자와 다릅니다.

상호작용함으로써 반물질과 물질은 잠시 후 서로를 소멸시키고 엄청난 양의 물질을 방출합니다.에너지 고에너지 광자(감마선) 및 기타 기본 입자-반입자 쌍의 형태.

연구에서물리적 인 에 해당하는 기호 위에 수평 막대(매크로)를 사용하여 입자와 반입자를 구분합니다.양성자 (피),전자 (e) 및중성자 (N).

반 입자로 구성된 원자는 자연적으로 존재하지 않습니다. 자연 평범한 물질로 소멸될 것이기 때문이다. 반원자 형성을 목표로 한 실험에서 아주 적은 양만 성공적으로 생성되었습니다.

반물질의 발견

Paul Dirac은 1928년에 이론적으로 반물질의 존재를 가정했습니다.

반물질의 존재는 1928년 영국의 물리학자 폴 디락(Paul Dirac, 1902-1984)이 반물질의 원리를 결합한 수학 방정식을 공식화하기 시작했을 때 이론화되었습니다. 상대성 알버트 아인슈타인과 양자 물리학 닐스 보어.

이 힘든 이론적 작업은 성공적으로 해결되었고 거기에서 전자와 유사하지만 양전하를 띤 입자가 있어야 한다는 결론을 얻었습니다. 이 첫 번째 반입자는 반전자(antielectron)라고 불리며 오늘날에는 일반 전자와의 만남이 상호 소멸과 광자(감마선)의 생성으로 이어진다는 것이 알려져 있습니다.

따라서 반양성자와 반중성자의 존재를 생각할 수 있었다. Dirac의 이론은 1932년 우주선과 일반 물질 사이의 상호 작용에서 양전자가 발견되면서 확인되었습니다.

그 이후로 전자와 반전자의 상호 소멸이 관찰되었습니다. 그들의 회의는 다음으로 알려진 시스템을 구성합니다. 포지트로늄, 반감기는 10-10 또는 10-7초를 초과하지 않습니다.

그 후 Berkeley 입자가속기(California, 1955)에서는 아인슈타인의 공식 E = m.c2 (에너지 같음 대량의 ~에 의해 빛의 속도 제곱).

유사하게, 1995년에 유럽 핵 연구 기구(CERN) 덕분에 최초의 반원자가 획득되었습니다. 이 유럽 물리학자들은 반양자 주위를 도는 양전자로 구성된 반물질 수소 또는 반수소 원자를 만드는 데 성공했습니다.

반물질 속성

물질과 반물질 원자는 같지만 전하가 반대입니다.

반물질에 대한 최근 연구에 따르면 반물질은 일반 물질만큼 안정적입니다. 그러나 전자기 특성은 물질의 특성과 반대입니다.

실험실에서 생산하는 데 드는 막대한 금전적 비용(생성된 밀리그램당 약 USD 62,500백만)과 매우 짧은 기간을 감안할 때 깊이 있게 연구하는 것은 쉽지 않았습니다.

실험실에서 가장 성공적인 반물질 생성 사례는 약 16분 동안 지속되었습니다. 그럼에도 불구하고 이러한 최근의 경험은 물질과 반물질이 정확히 동일한 속성을 갖지 않을 수 있다는 직관으로 이어졌습니다.

반물질은 어디에서 발견됩니까?

이것은 많은 가능한 설명이 있는 반물질의 신비 중 하나입니다. 기원에 관한 대부분의 이론은 우주 태초에 그들이 존재했다는 것을 받아들이십시오 크기 물질과 반물질 같은 것.

그러나 현재 관측 가능한 우주는 평범한 물질로만 구성된 것으로 보입니다. 이 변화에 대한 가능한 설명은 물질과 반물질의 상호 작용을 가리킵니다. 암흑 물질, 또는 생성된 물질의 양과 반물질의 양 사이의 초기 비대칭 빅뱅.

우리가 알고 있는 것은 자연적인 반입자 생산이 우리 행성의 반 알렌 고리에서 일어난다는 것입니다. 이 고리는 표면에서 약 2,000km 떨어져 있으며 감마선이 충돌할 때 이러한 방식으로 반응합니다. 대기 외부.

이 반물질은 함께 뭉치는 경향이 있습니다. 그 지역에는 스스로 소멸할 수 있는 일반 물질이 충분하지 않기 때문입니다. 일부 과학자들은 이 자원을 사용하여 반물질을 "추출"할 수 있다고 생각합니다.

무엇을 위한 반물질인가?

양전자(반전자)는 현재 CT 스캔에 사용됩니다.

반물질은 매우 높기 때문에 인간 산업에서 아직 실용적인 용도가 많지 않습니다. 소송 비용 그리고 까다로운 기술 그것은 생산 및 취급을 의미합니다. 그러나 특정 응용 프로그램은 이미 현실입니다.

예를 들어, 양전자 방출 단층 촬영(PET) 스캔이 수행되며, 이는 암 치료에서 반양성자의 사용이 가능하고 현재의 양성자 기술(방사선 요법)보다 더 효과적일 수 있음을 시사했습니다.

그러나 반물질의 주요 응용은 에너지. 아인슈타인의 방정식에 따르면, 물질과 반물질의 소멸은 너무 많은 에너지를 방출하여 1킬로의 물질/반물질 소멸은 그 어떤 것보다 100억 배 더 생산적입니다. 화학 반응 그리고 핵분열보다 1만 배 더 많습니다.

이러한 반응이 통제되고 활용될 수 있다면 모든 산업, 심지어 운송도 바뀔 것입니다. 예를 들어, 10mg의 반물질은 우주선을 최대 100m까지 추진할 수 있습니다. 화성.

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