أريد أن أعرف كل شيء

البروتون المضاد

Pin
Send
Share
Send


ل البروتون المضاد (الرمز p ، واضح ف شريط) هو جسيم البروتون. يكون البروتون المضاد مستقرًا نسبيًا ، لكنه عادةً ما يكون قصير العمر لأن أي تصادم مع بروتون سوف يتسبب في إبادة كلتا الجسيمتين في موجة من الطاقة. تم اكتشافه في عام 1955 من قبل جامعة كاليفورنيا وعلماء الفيزياء في بيركلي إميليو سيغري وأوين تشامبرلين ، وحصلوا على جائزة نوبل في الفيزياء لعام 1959. في سيرن في جنيف بسويسرا وفيرميلاب في باتافيا بإلينوي ، يتم إنتاج البروتونات المضادة بشكل روتيني وتستخدم للبحث العلمي.

البروتون المضاد
هيكل كوارك البروتون. التصنيف: باريون

الخصائص

من الناحية النظرية ، يتكون البروتون المضاد للبروتين من كواركان مضادان للأعلى وكوارك مضاد لأسفل ، يرمز له بالعود.

يتم التنبؤ بخصائص البروتون المضاد بواسطة تناظر CPT1 أن تكون مرتبطة بالضبط لتلك البروتون. على وجه الخصوص ، يتوقع تناظر CPT أن يكون عمر البروتون المضاد وعمرته هو نفسه كما هو الحال في البروتون ، وأن تكون الشحنة الكهربائية واللحظة المغناطيسية للبروتون المضاد متعاكسة في العلامة ومتساوية في الحجم مع تلك الموجودة في البروتون.

في منتصف يونيو 2006 ، العلماء في CERN (المنظمة الأوروبية للبحوث النووية ، أو ، باللغة الفرنسية ، منظمة Européenne pour la Recherche Nucléaire) نجحت في تحديد كتلة البروتون المضاد ، والتي قاسوا في 1836.153674 (5) مرات أكثر كثافة من الإلكترون. هذا هو بالضبط نفس كتلة البروتون "العادي" ، كما هو متوقع. يرتبط تكوين المادة المضادة بالأسئلة حول ما حدث في وقت الانفجار الكبير ، ولماذا تبقى مثل هذه الكمية الصغيرة من المادة المضادة في نظامنا الشمسي اليوم.

الإنتاج الاصطناعي

يتطلب تكوين البروتونات المضادة للطاقة ما يعادل درجة حرارة تصل إلى عشرة تريليونات كلفن (1013 ك) ، وهو ما لم يتحقق في ظل معظم الظروف الطبيعية. ومع ذلك ، في CERN (المنظمة الأوروبية للبحوث النووية ، أو ، باللغة الفرنسية ، منظمة Européenne pour la Recherche Nucléaire) ، تتسارع البروتونات في بروتون سينكروترون (PS) إلى طاقة تصل إلى 26 جي في ، ثم يتم تحطيمها في قضيب إيريديوم. البروتونات ترتد نواة الإيريديوم مع ما يكفي من الطاقة للمادة المراد إنشاؤها. يتم تشكيل مجموعة من الجزيئات والجسيمات المضادة ، ويتم فصل البروتونات المضادة باستخدام المغناطيس في الفراغ.

حدوث في الطبيعة

تم اكتشاف البروتونات المضادة في الأشعة الكونية لأكثر من 25 عامًا ، أولاً عن طريق التجارب التي تنقلها البالون ومؤخراً بواسطة أجهزة الكشف عن الأقمار الصناعية. الصورة القياسية لوجودها في الأشعة الكونية هي أنها تنتج في تصادمات بروتونات الأشعة الكونية مع نوى في الوسط البينجمي ، عبر التفاعل:

p A → p p p A

ثم تنتشر البروتونات المضادة الثانوية (ع) عبر المجرة ، محصورة في الحقول المغناطيسية المجرة. يتم تعديل طيف الطاقة الخاص بها عن طريق تصادمات مع ذرات أخرى في الوسط البينجمي ، ويمكن أيضًا فقدان البروتونات المضادة عن طريق "التسرب" من المجرة.

يتم الآن قياس طيف طاقة الشعاع الكوني المضاد للبروتون بشكل موثوق ويتوافق مع هذه الصورة القياسية لإنتاج البروتون المضاد بواسطة تصادمات الأشعة الكونية.2 هذا يضع حدودًا عليا على عدد البروتونات المضادة التي يمكن إنتاجها بطرق غريبة ، مثل إبادة جسيمات المادة المظلمة فائقة التناظر في المجرة ، أو من تبخر الثقوب السوداء البدائية. يوفر هذا أيضًا حدًا أدنى لعمر البروتون المضاد لمدة تتراوح بين مليون وعشرة ملايين عام. نظرًا لأن زمن تخزين المجرات المضادة للبروتونات يبلغ حوالي عشرة ملايين عام ، فإن العمر الافتراضي للتسوس سيؤدي إلى تعديل وقت إقامة المجرة وتشويه طيف البروتونات المضادة للأشعة الكونية. هذا أكثر صرامة من أفضل القياسات المختبرية لعمر البروتون المضاد:

  • تعاون لار في سيرن: 0.8 سنة
  • مصيدة هيدروجين بنينج من غابريليس وآخرون: 0.28 سنة3
  • تعاون APEX في Fermilab: 50000 عام لـ p → μ + X و 300000 سنة لـ p → e + γ

الكشف التجريبي في الأشعة الكونية

تشمل التجارب الحديثة لاكتشاف البروتون المضاد في الأشعة الكونية ما يلي:

  • BESS: تجربة تنقلها البالون ، تم نقلها في الأعوام 1993 و 1995 و 1997.
  • CAPRICE: تجربة محمولة على البالون ، تم نقلها عام 1994.4
  • الحرارة: تجربة تنقلها البالون ، تم نقلها عام 2000.
  • AMS: تجربة فضائية ، نموذج أولي تم نقله على متن مكوك الفضاء في عام 1998 ، مخصص لمحطة الفضاء الدولية ولكن لم يتم إطلاقه بعد.
  • PAMELA: تجربة عبر الأقمار الصناعية لاكتشاف الأشعة الكونية والمواد المضادة من الفضاء ، والتي تم إطلاقها في يونيو 2006.

الاستخدامات

يتم إنتاج البروتونات المضادة بشكل روتيني في Fermilab لعمليات فيزياء المصادم في Tevatron ، حيث تصطدم بالبروتونات. يسمح استخدام البروتونات المضادة بمتوسط ​​طاقة أعلى للاصطدامات بين الكواركات والآثار المضادة للبكتيريا مقارنة بالاصطدامات المحتملة في تصادمات البروتون. الأساس النظري لذلك هو أن كوارك التكافؤ في البروتون وكرات التكافؤ التكافلية في البروتون المضاد تميل إلى تحمل أكبر جزء من زخم البروتون أو بروتون المضاد.

أنظر أيضا

  • المادة المضادة
  • الجسيمات الأولية
  • بوزيترون
  • بروتون

ملاحظات

  1. met إن تناظر CPT هو تناظر أساسي للقوانين الفيزيائية في ظل التحولات التي تنطوي على انعكاسات الشحنة الكهربائية والتكافؤ والوقت في وقت واحد. إن تناظر CPT هو نتيجة أساسية لنظرية مجال الكم ولم يتم اكتشاف أي انتهاكات لها.
  2. C. دالاس كينيدي (2000) ، مضادات البروتين الكونية راي الفيزياء الفلكية. (دوى = 10.1117 / 12،253971). تم استرجاعه في 9 أكتوبر 2008.
  3. Cas C. Caso et et. (مجموعة بيانات الجسيمات) (1998) ، ب± يورو. فيز. J. C3: 613. تم استرجاعه في 9 أكتوبر 2008.
  4. ↑ تجربة التصوير المضاد للبكتيريا في حلقة الجنين (شرينكوف) تم استرجاعها في 9 أكتوبر 2008.

المراجع

  • إلى الأمام ، روبرت ل. 2001. مرآة المسألة: رائدة فيزياء المادة المضادة. لينكولن ، ني: Backinprint.com. ISBN 0595198171
  • فريزر ، جوردون. 2002. المادة المضادة: المرآة النهائية. كامبريدج ، المملكة المتحدة: مطبعة جامعة كامبريدج. ISBN 0521893097
  • كوندو ، ك. ، وس. كيم. عام 1994. ورشة العمل الموضعية التاسعة حول فيزياء مصادم البروتون - البروتون. سلسلة علوم الحدود رقم 11. طوكيو ، اليابان: مطبعة الأكاديمية العالمية. ASIN B000RFVPI4
  • سانتيلي ، روجيرو ماريا. 2006. نظرية Isodual من المادة المضادة: مع تطبيقات لمضادات الجاذبية ، التوحيد الكبير وعلم الكونيات (النظريات الأساسية للفيزياء). نيويورك ، نيويورك: سبرينغر. ISBN 1402045174

شاهد الفيديو: What happened to antimatter? - Rolf Landua (أغسطس 2020).

Pin
Send
Share
Send