Противното на материята

Рецензия на книга за антиматерията на Франк Близки.

Image Credit: https://bookscomefirst.com/tag/particle-physics/

Затова взех тази интересна книга от физика на частиците от Оксфорд Франк Затвори миналия уикенд.

Франк Близо. Източник на изображението

За мен винаги съм схващал унищожаването на материята с антиматерия като нещо от извънземно понятие, въпреки повърхностно простата идея зад нея - материята и антиматерията просто се отменят взаимно нали?

Беше малко по-сложно и Close свърши чудесна работа, разбивайки го за читателя.

Когато заченах първо за насилствената реакция, която се проявява в процеса на унищожаване, когато антиматерийните контакти имат значение, аз започнах да концептуализирам нещо подобно на това, което се случва при хвърляне на блок от алкален метал, да кажем натрий, в езеро.

Има момент на високо енергийно освобождаване, тъй като натрият замества един от водородите във вода, за да даде натриев хидроксид и водороден газ, и точно преди масивната експлозия повърхността на езерото, където натрият е навлязъл, понякога се запалва.

Кредитно изображение: потребител на Wikimedia Commons Tavoromann.

Въпреки това, в книгата на Франк Близки антиматерия, ние откриваме действителните екзистенциални аспекти на това, което нарича това антиматерия.

В своята работа Close обсъжда разликите между антиматерията от макроскопската скала и след това до атомната и субатомната скала, като работи чрез набор от свойства, за да определи точно защо антиматерията и материята реагират в такава разрушителна последователност и какво всъщност се случва по време на тази реакция ,

Освен това антиматерията има отношение към по-фундаменталните въпроси на нашата Вселена и нейното формиране, когато започнем да разглеждаме въпроси, като например защо Вселената подкрепя образуването на материя над антиматерията.

Чрез Антиматерия Близки разхожда читателя си чрез предефиниране на силите в света, тъй като ги разбираме класически, и последиците, които съществуването на антиматерията има за бъдещето, както и загадките зад неговата рядкост по отношение на материята във Вселената, т.е. разширяване на начина, по който разбираме ролята, която квантовата механика играе във Вселената.

Орбитали, важно понятие в концепцията за моделиране на химическата реактивност. Източник на картината

Един от най-интересните аспекти на изследването на Close на антиматерия е преминаването през екзистенциалното значение на „антиматерия“, но наличието на квантова механика като ръководство за разбиране на това екзистенциално значение.

Когато подходим към въпроса от наивна гледна точка „какво е обратното на материята и защо тя създава експлозивни реакции?“, Започваме да предвиждаме редовни химични реакции, които отделят много енергия много бързо, преди бързо да осъзнаем, че всички тези химични реакции предлагаме да опишем само взаимодействия между материя и материя.

И така, как да започнем да определяме антиматерията по отношение на материята? Близки започват своето обяснение от вътрешността на атома, като се имат предвид различните електрически сили, работещи в нормален атом на материята, във връзка с този нормален атом на материята, антиматерията съдържа набор от аналогични сили. Те обаче се различават по нещо на пръв поглед минутно:

„В атомите на антиматерията тези течения, полета и сили също присъстват, но полярностите им са обърнати: северните полюси стават на юг…“ (Затваряне 17).
Андерсън (вдясно) и Миликан (вляво). Източник на картината

Именно чрез това свойство за първи път беше разкрито съществуването на антиматерия. В поредица от експерименти в края на 20-те години на миналия век изследователите Андерсън и Миликан в крайна сметка откриха съществуването на положителен електрон от наблюдението как магнитно поле е отклонило пътя на набор от електрически заредени частици - дислоцирани от космически лъч с висока енергия - в обратна на посоката, отколкото би пътувала, ако беше обикновен електрон (Затвори 54). Позитронът беше предсказан от работата на Пол Дирак по-рано, но беше документиран много по-късно в горната инстанция.

Освен това, свойството на противоположните полярности на антиматерията по отношение на материята изглежда произтича от нейното присъщо въртене. Това свойство на спин изглежда напълно отделено от правилния ъглов импулс на орбитата, който електронът генерира, докато пътува в ядрото. Изглежда, че това завъртане дори не е свързано с идеята за въртене, както се забелязва Close:

„Ефектът на Земан разкри, че електрон може да действа като малък магнит със северен и южен магнитен полюс. Сякаш електронът има вътрешно въртящо се движение, известно като спин, което може да се придържа към всяка от двете ориентации в магнитно поле: по посока на часовниковата стрелка или обратно на часовниковата стрелка ”(20).
„Спектралните линии на живачна лампа на пара с дължина на вълната 546,1 nm, показващи аномален Zeeman ефект. А. Без магнитно поле. B. С магнитно поле спектралните линии се разделят като напречен Zeeman ефект. C. С магнитно поле, разцепено като надлъжен Zeeman ефект. Спектралните линии бяха получени с помощта на еталон Фабри-Перо. Оригиналните три снимки бяха направени в лабораторията на Норхийския университет в Анхуи за съвременни експерименти по физика и по-късно са направени в една илюстрация.

Тази концепция за вътрешно спино изглежда особено фундаментална, тъй като изглежда, че е свързана единствено с съществуването на електрона, че просто съществуващото, електрон или друга частица има „вътрешно въртене“. По-озадачаващо е осъзнаването, че съществуването на въртящи се и антиматериални рамки има значение като „хваната енергия“, най-добре демонстрирана от известната концепция на Айнщайн за еквивалентност на маса и енергия, обобщена от E = mc².

Когато антиматерията реагира с материята, това, което изглежда всъщност се случва, е отмяната на тези вещества във фотони с малко кванта енергия и без маса на покой.

Например, електрон и позитрон се сблъскват, за да образуват фотони от гама лъчи. Изглежда, че протичат по-сложни реакции, тъй като всичко, което няма значение или антиматерия, включително фундаментални частици, изглежда е способно да възникне от тези реакции (Близо 65). Енергията, която се освобождава, може да бъде представена като преобразуване на антиматерия и материални частици в пакети електромагнитно излъчване, фотони.

Разбирането за съществуването на антиматерия дава по-широк и по-всеобхватен процес на процесите, протичащи във Вселената, някои от значение за астрономията. Той има съществено значение за нещо фундаментално за формирането на Вселената и както Близки формулира:

„Антиматерията е в центъра на една от най-големите мистерии: защо няма все още във Вселената?“ (113).

Отблизо отбелязва колко е странно, че би имало тенденция материята да се образува над антиматерия, като се има предвид, че те могат да се преобразуват, когато преминават в електромагнитно излъчване и трябва да се унищожат една с друга с еднаква честота. Дисбалансът на концентрациите на антиматерията и материята означава, че те не са принципно огледални противоположности, което показва, че играе нещо друго.

В крайна сметка схващането на субатомните сили като силната и слабата сила заедно с множество основни частици идва с описание на взаимодействията между антиматерията и материята, но по-важното е на нашата Вселена като светлина от звезди, непрекъснато взаимодействаща с материята, измествайки частици от нея и създавайки множество наблюдаван феномен, който показва вътрешното функциониране на нашата Вселена и нейната история.

четене

Затворете, FE Антиматерия. Oxford: Oxford UP, 2009. Печат.