Лайфхакер
Лайфхакер
Лучшее
Новости
Жизнь
Рецепты
Здоровье
Кино
Технологии
Покупки
Лучшее
Новости
Жизнь
Рецепты
Здоровье
Кино
Технологии
Покупки
Бежим с Лайфхакером
Добрые новости
Стыдные вопросы
Есть мнение
Норм или стрём
Личный опыт
Объясняем за минуту
Сервисы
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. 

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
ИГРА: Каким покупателем вас видят магазины

ИГРА: Каким покупателем вас видят магазины

Как сделать жизнь в своём районе комфортнее: 6 простых способов

Как сделать жизнь в своём районе комфортнее: 6 простых способов

Построить карьеру просто: 5 классных возможностей для тех, кто начинает свой путь на рынке труда

Построить карьеру просто: 5 классных возможностей для тех, кто начинает свой путь на рынке труда

На что влияет сахар в крови? Отделяем мифы от фактов

На что влияет сахар в крови? Отделяем мифы от фактов

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, почему некоторые люди похожи на своих собак?
Знаете ли вы, почему некоторые люди похожи на своих собак?
0
10 июня
Образование
Образование
Почему люди плачут от счастья
Почему люди плачут от счастья
0
8 июня
Образование
Образование
Знаете ли вы, что такое «цу-е-фа» в игре «Камень, ножницы, бумага»?
Знаете ли вы, что такое «цу-е-фа» в игре «Камень, ножницы, бумага»?
0
4 июня
Образование
Образование
Знаете ли вы, почему нельзя жениться в мае
Знаете ли вы, почему нельзя жениться в мае
0
27 мая
Образование
Образование
5 способов успокоиться, если вы переживаете за экзамены ребёнка сильнее, чем он сам
5 способов успокоиться, если вы переживаете за экзамены ребёнка сильнее, чем он сам
26 мая
«Горящая изба»
Образование
15 русских слов, которые странно или неприлично звучат в английском
15 русских слов, которые странно или неприлично звучат в английском
0
25 мая
Образование
Образование
Как природа запрограммировала нас на плохое психологическое самочувствие
Как природа запрограммировала нас на плохое психологическое самочувствие
24 мая
Книги
Образование
5 изобретений Средневековья, которые изменили мир
5 изобретений Средневековья, которые изменили мир
0
22 мая
Образование
Образование
Что будет, если взорвать Луну
Что будет, если взорвать Луну
0
21 мая
Образование
Образование
Что за узоры мы видим, когда закрываем глаза 
Что за узоры мы видим, когда закрываем глаза 
0
19 мая
Образование
Образование
Можно ли вырастить вундеркинда
Можно ли вырастить вундеркинда
0
18 мая
Ликбез
Образование
5 животных, которые занимаются сексом не только для размножения
5 животных, которые занимаются сексом не только для размножения
0
16 мая
Образование
Образование
Личный опыт: я не пошёл в университет, и в моей жизни не произошло ничего ужасного
Личный опыт: я не пошёл в университет, и в моей жизни не произошло ничего ужасного
13 мая
«Горящая изба»
Жизнь
Можно ли на самом деле стирать память, как в фильме «Люди в чёрном»
Можно ли на самом деле стирать память, как в фильме «Люди в чёрном»
0
12 мая
Образование
Образование
Почему слово вертится на языке, а вспомнить его не получается
Почему слово вертится на языке, а вспомнить его не получается
0
10 мая
Образование
Образование

Новые комментарии

Аватар автора комментария
Сергей Маслов23 минуты назад

0 / 0

Согласен
The Telegraph ранжировал все фильмы Стивена Спилберга — от худшего к лучшему
Аватар автора комментария
Виктория2 часа назад

0 / 0

Вика из Кемерово пробежала субботние 5 км, а теперь вкусный завтрак и ☕️
12 и 13 июня Лайфхакер проведёт онлайн-забег. Присоединяйтесь!
Аватар автора комментария
Eugen Damm5 часов назад

0 / 0

Молочница - это женщина, реализующая молочные продукты.
Раздражение вульвы и плохая сперма: какие трусы до добра не доведут
Аватар автора комментария
х хх9 часов назад

0 / 0

Смотря какие у кого базовые потребности. Если просто сидеть в интернетах - то да. А если человек привык фотографировать, и у него есть какое-то базовое понимание красоты кадра, то этот телефон - бесполезный шлак. Бабулечкам может подойдет. Или людям, сидящим в вк, но более молодому поколению - нет
Обзор Huawei nova 15 Max — монстра автономности с батареей на 8 500 мА·ч, который стоит меньше 25 тысяч рублей
Новая глава вашей жизни: 7 причин, по которым выбирают квартиры в кварталах «Серии плюс» от ПИК

Новая глава вашей жизни: 7 причин, по которым выбирают квартиры в кварталах «Серии плюс» от ПИК

Лайфхакер
Информация
О проектеРубрикиРекламаРедакцияВакансииО компании
Подписка
TelegramВКонтактеTwitterViberYouTubeИнициалRSS
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