Лайфхакер
Лайфхакер
Лучшее
Новости
Жизнь
Рецепты
Здоровье
Кино
Технологии
Покупки
Лучшее
Новости
Жизнь
Рецепты
Здоровье
Кино
Технологии
Покупки
Куда поехать на выходные
Опрос для читателей
Добрые новости
Стыдные вопросы
Есть мнение
Норм или стрём
Личный опыт
Объясняем за минуту
Образование
6 декабря 2024

5 фактов об антиматерии — одной из главных загадок науки

Антивещество объединяет происхождение Вселенной, квантовые технологии будущего и бананы.
Фото автора Настя Морошкина
Настя Морошкина

Автор Лайфхакера

5 фактов об антиматерии — одной из главных загадок науки

1. Антиматерии в мире меньше, чем материи, — и это парадокс

У каждого электрона и протона, из которых состоит наш привычный мир, есть античастица с такой же массой, но противоположным зарядом. Частицы эти называются позитроны и антипротоны соответственно. 

🥰 Опрос для дорогих читателей! Помогите нам стать лучше и поделитесь, что вы хотели бы изменить. В конце — бонус от наших иллюстраторов.

С нейтронами ситуация немного сложнее. Они не имеют заряда, а потому можно предположить, что для себя они сами же и являются античастицами. Но это не так: антинейтроны существуют. Дело в том, что нейтроны состоят из кварков, у которых есть «близнецы» — антикварки. И из них-то и состоят антинейтроны.

Из античастиц складываются антиатомы, а из атомов — антиматерия, «зеркальное отражение» материи. 

Когда частица встречается с античастицей, происходит микровзрыв, и они обе аннигилируют — взаимоуничтожаются. В результате остаётся лишь набор фотонов — частиц света. И здесь возникает парадокс: согласно космологической теории, в ранней Вселенной количество частиц и античастиц было равным. В таком случае после Большого взрыва вся материя и антиматерия должны были полностью разрушить друг друга. 

Но поскольку наш мир состоит только из материи, очевидно, этого не произошло. Куда же делось антивещество? На этот счёт существует много теорий, однако пока ни одна из них не признана достоверной. 

2. Учёные добывают антивещество в специальных ускорителях

В романе Дэна Брауна «Ангелы и Демоны» сюжет разворачивается вокруг похищенного из ЦЕРНа контейнера с антиматерией — её взрыв уничтожит Ватикан, если главные герои не остановят преступников.

В жизни всё гораздо прозаичнее. Да, учёные умеют получать антиматерию и даже умудряются проводить с ней эксперименты. Но то количество антивещества, которое удалось синтезировать, ничтожно мало и никакой опасности для нас пока не несёт. Ведь речь идёт даже не о граммах, а, скорее, об отдельных атомах. 

Антиматерию получают в ускорителях частиц. Сначала пучки протонов разгоняют до невероятно высоких скоростей. Затем их сталкивают с мишенью из плотного металла, например платины или иридия. В результате возникает множество различных частиц, включая антипротоны, которые движутся быстро и хаотично.

Чтобы выделить антиматерию, античастицы аккуратно замедляют, собирают и удерживают в специальных магнитных ловушках, чтобы те не соприкоснулись с обычной материей и не уничтожились.

Недавно в изучении антиматерии произошёл прорыв. Международный коллектив учёных, работающих с ускорителем тяжёлых ионов RHIC, создал редкий вид антиматерии — антигиперводород‑4. Эта «молекула» состоит из одного антипротона, двух антинейтронов и анти-лямбда-бариона. Чтобы получить 16 таких частиц, пришлось столкнуть более 6,4 миллиарда ядер тяжёлых атомов урана и золота.

Их изучение позволило понять, как они распадаются и как долго существуют, а также сравнить их свойства с обычным гиперводородом‑4. Никаких различий между материей и её «аналогом» учёные не обнаружили. Но они уже планируют дальнейшие исследования, которые могут приблизить их — и нас — к ответу на вопрос о том, куда исчезла антиматерия в первые моменты существования Вселенной. 

3. Антивещество уже применяют в медицине

Несмотря на то, что антиматерия и её свойства оставляют много вопросов, а добывать её сложно, у неё уже есть практическое применение. Антивещество активно используется в медицине, в частности — в позитронно-эмиссионной томографии.

ПЭТ-сканирование помогает врачам визуализировать внутренние процессы в организме. 

Пациенту вводится безопасная доза радиоактивного препарата, который содержит нестабильный изотоп. В результате его распада выделяются позитроны, которые сталкиваются с электронами в теле и аннигилируют, уничтожая друг друга. 

В итоге выделяются гамма-фотоны, частицы света, которые летят в противоположных направлениях. Специальные детекторы фиксируют эти кванты, позволяя построить подробную 3D-карту активности тканей. Таким образом можно определять зону, где образуются опухоли, поскольку они поглощают больше вещества-метки, чем нормальные клетки.

Кроме того, в ЦЕРНе проводится эксперимент ACE — учёные изучают, как антипротоны могут использоваться для лечения рака. Исследования показывают, что эти античастицы в четыре раза эффективнее протонов, которые уже применяются в лучевой терапии.

Такой метод может быть особенно полезен для лечения сложных или рецидивирующих опухолей, но пока он находится на стадии экспериментов. Для практического применения потребуется гораздо больше времени, исследований и разработок.

4. Антиматерия существует в бананах

Да, бананы действительно выделяют античастицы! Это происходит потому, что в них содержится небольшое количество радиоактивного изотопа калия-40, который встречается в природе. Когда он распадается, из атомного ядра выбрасывается позитрон — античастица электрона. В случае с бананами это происходит примерно раз в 75 минут. 

Позитрон сразу сталкивается с электроном из окружающей материи, и происходит аннигиляция, после которой от частиц остаётся лишь два гамма-фотона. Эти процессы остаются незаметными для нас из-за их мизерного масштаба. 

Так что не волнуйтесь: есть бананы абсолютно безопасно. Разумеется, если речь идёт не о десятках килограммов.

Более того, калий-40 содержится и в теле человека — а значит, и мы с вами иногда синтезируем античастицы. Опасаться здесь тоже нечего: это никак не влияет на здоровье и состояние организма. 

5. Существует гипотеза, что некоторые частицы могут быть собственными античастицами

Майорановские частицы — это гипотетический класс элементарных частиц. Если они существуют, то обладают уникальной особенностью — являются своими собственными античастицами. 

Эту идею предложил итальянский физик Этторе Майорана в 1937 году, когда искал решение уравнений, описывающих поведение элементарных частиц в рамках квантовой механики и теории относительности. Он показал математически, что можно предсказать существование нового их типа. Эти частицы должны быть нейтральными (не иметь электрического заряда) и совмещать в себе свойства материи и антиматерии.

В XXI веке учёные активно ищут свидетельства существования частиц Майораны. Хотя их еще не обнаружили в природе, предполагается, что они могут проявляться в топологических сверхпроводниках. Это такие материалы, которые проводят ток только по своей поверхности, а внутри остаются изолирующими.

Обнаружение и исследование частиц Майораны имеет огромный потенциал в квантовых технологиях. Если их удастся найти, их можно будет использовать для создания сверхстабильных квантовых компьютеров, которые не будут терять информацию из-за внешних помех.

На сегодняшний день прямого подтверждения существования элементарных фермионов Майораны нет, но эксперименты продолжаются.

Другие интересные факты
🔥
5 научных фактов о суевериях, которые помогают взглянуть на мир рациональнее
5 фактов о Древней Руси, которые на самом деле неправда
5 научных фактов о любви, от которых ваше сердце забьётся чаще 
5 фактов о микроорганизмах на коже, от которых у вас побегут мурашки
5 фактов о Мировом океане, которые кажутся фантастикой
Обложка: sakkmesterke / shutterstock
Если нашли ошибку, выделите текст и нажмите Ctrl + Enter
Это интересно
Зачем проходить диспансеризацию и оплатит ли её работодатель

Зачем проходить диспансеризацию и оплатит ли её работодатель

3 причины заменить мешок стирального порошка концентратом

3 причины заменить мешок стирального порошка концентратом

Диспансеризация для женщин: всё, что нужно знать

Диспансеризация для женщин: всё, что нужно знать

6 технологий, без которых невозможно представить современную систему переработки отходов

6 технологий, без которых невозможно представить современную систему переработки отходов

Комментарии
Iohmat
11.12.24 15:57
>>Существует гипотеза, что некоторые частицы могут быть собственными античастицами Надо понимать, что речь идет о материальных частицах? Ибо общепринято, что бозоны (фотоны, глюоны и прочие сервисные жители атомного ядра) являются собственными античастицами.
Что вы могли пропустить
Знаете ли вы, кто придумал школу?
Знаете ли вы, кто придумал школу?
0
2 сентября
Образование
Образование
10 стыдных вопросов о микробах: отвечает молекулярный биолог Ирина Якутенко
10 стыдных вопросов о микробах: отвечает молекулярный биолог Ирина Якутенко
0
31 августа
Колонка
Образование
5 фактов о попугаях, которые точно заставят вас удивиться
5 фактов о попугаях, которые точно заставят вас удивиться
0
28 августа
Образование
Образование
Знаете ли вы, почему часовая стрелка движется слева направо?
Знаете ли вы, почему часовая стрелка движется слева направо?
0
26 августа
Образование
Образование
Как устроен мозг — создатель вашей реальности и великий обманщик
Как устроен мозг — создатель вашей реальности и великий обманщик
25 августа
Образование
Образование
Не просто запасной вариант: почему дети и родители всё чаще выбирают онлайн-школы
Не просто запасной вариант: почему дети и родители всё чаще выбирают онлайн-школы
20 августа
Образование
Образование
Воля, эмпатия, вера: чем люди и животные похожи, а чем — нет
Воля, эмпатия, вера: чем люди и животные похожи, а чем — нет
0
18 августа
Образование
Образование
Почему вам не нужен уровень С2 ни в одном языке, который вы учите
Почему вам не нужен уровень С2 ни в одном языке, который вы учите
0
13 августа
Образование
Образование
5 фактов об агрессии, которые помогут вам понять её природу
5 фактов об агрессии, которые помогут вам понять её природу
0
11 августа
Образование
Образование
15 английских фраз, которые помогут сэкономить
15 английских фраз, которые помогут сэкономить
0
11 августа
Колонка
Образование
Знаете ли вы, чем кабачок отличается от цукини?
Знаете ли вы, чем кабачок отличается от цукини?
0
6 августа
Образование
Образование
Знаете ли вы, когда и почему девочек стали одевать в розовое, а мальчиков — в голубое?
Знаете ли вы, когда и почему девочек стали одевать в розовое, а мальчиков — в голубое?
0
5 августа
Образование
Образование
5 фактов о стыде, которые многих удивят
5 фактов о стыде, которые многих удивят
0
31 июля
Образование
Образование
Астрофизик Борис Штерн: 3 самых удивительных знания о Вселенной, которые мы получили в XXI веке
Астрофизик Борис Штерн: 3 самых удивительных знания о Вселенной, которые мы получили в XXI веке
0
30 июля
Колонка
Образование
Почему нам иногда кажется, будто мы видим знакомые вещи впервые
Почему нам иногда кажется, будто мы видим знакомые вещи впервые
0
28 июля
Образование
Образование

Новые комментарии

Аватар автора комментария
Игорь45 минут назад

0 / 0

О ужас! И здесь безруков. Ещё один фильм который не посмотрю. Как утомила эта ничтожность.
Почему «Трудно быть богом» — неплохой сериал и просто ужасная экранизация
Аватар автора комментария
Tatyana Batkovna2 часа назад

0 / -1

Я думаю Безруков это переживет 😁
Почему «Трудно быть богом» — неплохой сериал и просто ужасная экранизация
Аватар автора комментария
Vadim Brezhnev3 часа назад

+1 / 0

Ну да, только 1-й сезон близок к книге. А дальше???? Чем дальше в лес, тем толще партизаны. Вариация на книгу. Бернар жив оказался, Джил какая то ..... как не из первого сезона. Другая. Про остальное молчу. Читайте книгу, там интереснее. Хотья перевод последней желает лучшего. Видно ЕГЭ переводчик сдавал в институте. Или где там учился.
Apple TV показал тизер 4-го сезона «Укрытия» и назвал дату выхода
Аватар автора комментария
Olga3 часа назад

0 / 0

Как обычно, после экранизаций Бондарчука младшего, захотелось перечитать книгу, создается впечатление, что много лет перечитывал не то. Понятно, что подгоняют под современную ТУПУЮ молодежь, что опять меняют вектор, переворачивают идею и смысл. С одной стороны не понятно зачем, с другой как раз понятно. Я готова мириться с какими-то поправками на современность, но, блин, не до такой же степени. Не думала никогда, что это напишу или скажу, НО похоже, что Кологривый-единственный, кто прочитал книгу и вытащил своего персонажа. Но это оценка по 4-м сериям, конечно.
Почему «Трудно быть богом» — неплохой сериал и просто ужасная экранизация
Гид по здоровому весу. Что нужно знать об ожирении

Гид по здоровому весу. Что нужно знать об ожирении

Лайфхакер
Информация
О проектеРубрикиРекламаРедакцияВакансииО компании
Подписка
TelegramВКонтактеTwitter (X)PinterestYouTubeИнициалRSS
Правила
Пользовательское соглашениеПолитика обработки персональных данныхПравила применения рекомендательных технологийПравила сообществаСогласие на обработку персональных данныхСогласие для рекламных рассылокСогласие для информационной программы
18+Копирование материалов запрещено.
Издание может получать комиссию от покупки товаров, представленных в публикациях