partikula-fisikakosmologiamekanika kuantikoaenergia handiko fisika
Materia vs Antimateria
Konparaketa honek materiaren eta antimateriaren arteko ispilu-harremanean sakontzen du, masa berdinak baina karga elektriko kontrajarriak aztertuz. Gure unibertsoa materiak zergatik menderatzen duen eta bi oinarrizko kontrako hauek elkartu eta suntsitzen direnean gertatzen den energia-askapen lehergarria aztertzen du.
Nabarmendunak
Materiak eta antimateriak masa eta grabitazio-erakarpen berdinak dituzte.
Haien arteko desberdintasun nagusia karga elektrikoaren zeinua eta zenbaki kuantikoak dira.
Bien arteko kontaktuak masa guztiz energia bihurtzea dakar.
Antimateria da gaur egun Lurreko substantziarik garestiena ekoizteko.
Zer da Materia?
Unibertso behagarria osatzen duen substantzia, protoi, neutroi eta elektroi bezalako partikulez osatua.
Antimateria, funtsean, materia arruntaren bikia da, non karga elektrikoak trukatuta dauden. Elektroi batek karga negatiboa du, eta bere antimateria-parekideak, positroiak, masa eta spin berdina du, baina karga positiboa du. Era berean, antiprotoiak gure atomoetan aurkitzen diren protoi positibo estandarren bertsio negatiboak dira.
Suntsipenaren fenomenoa
Materiaren partikula batek dagokion antipartikula topatzen duenean, berehala suntsitzen dute elkar anihilatze izeneko prozesu batean. Erreakzio honek Einsteinen $E=mc^2$ formula jarraitzen du, haien masa konbinatu osoa energia puruan bihurtuz, batez ere energia handiko gamma izpien moduan. Fisikan ezagutzen den energia askatzeko prozesurik eraginkorrena da hau.
Ekoizpena eta Edukiontzia
Materia erraz gorde eta manipulatzen da, antimateria, berriz, izugarri zaila da ekoizten eta mantentzen. Zientzialariek partikula-azeleragailuak erabiltzen dituzte antimateria kantitate txikiak sortzeko, eta ondoren "tranpetan" eseki behar dira eremu magnetiko eta elektriko indartsuak erabiliz. Antimateria bere ontziaren paretak ukitzen baditu —materiaz eginda daudenak—, berehala desagertuko da energia-distira batean.
Misterio Kosmologikoa.
Fisika teorikoak dio Big Bang-ak materia eta antimateria kantitate berdinak sortu behar zituela. Hala ere, ia erabat materiaz osatutako unibertso batean bizi gara, Barioi Asimetria izeneko desadostasun bat. Kantitateak guztiz berdinak izan balira, dena suntsituko zen, argiz bakarrik betetako unibertso bat utziz, egitura fisikorik gabe.
Abantailak eta Erabiltzailearen interfazea
Materia
Abantailak
+Unibertsalki ugaria
+Erraz gordetzen da
+Egitura konplexuak sortzen ditu
+Oso egonkorra
Erabiltzailearen interfazea
−Erregai iturri ez-eraginkorra
−Energia-dentsitate mugatua
−Hondakin kimiko konplexuak
−Handia eskala handietan
Antimateria
Abantailak
+Erregai-eraginkortasun perfektua
+Medikuntzako diagnostiko erabilgarritasuna
+Energia-dentsitate muturrekoa
+Ikerketa potentzial paregabea
Erabiltzailearen interfazea
−Segurtasunez gordetzea ezinezkoa
−Izugarri garestia
−Arriskutsua kontrolatzen ez bada
−Hutsean baldintzak behar ditu
Ohiko uste okerrak
Mitologia
Antimateria 'grabitate negatiboa' du edo gorantz flotatzen du.
Errealitatea
CERNen egindako azken esperimentuek baieztatu dute antimateria Lurraren grabitatean behera erortzen dela ohiko materia bezala. Masa positiboa du eta beste edozein substantziak bezala grabitazio-lege berberei lotuta dago.
Mitologia
Antimateria zientzia fikziozko asmakizun bat da.
Errealitatea
Antimateria errealitate fisiko frogatua da, egunero erabiltzen dena ospitaleetan PET (Positroi Igorpen Tomografia) eskaneatzeko. Eskaneatu hauetan, trazatzaile erradioaktibo batek positroiak igortzen ditu —antimateria— gorputzaren barne funtzioen irudi zehatzak sortzen laguntzeko.
Mitologia
Antimateria erabil dezakegu gaur egun hiriei energia emateko.
Errealitatea
Laborategi batean antimateria sortzeko behar den energia bertatik itzultzen dugun energia baino milaka milioi aldiz handiagoa da. Gaur egun, energia-iturri bat baino gehiago, energia-hustubide bat da, eta horrek ez du praktikoa eskala handiko energia-sorkuntzarako.
Mitologia
Antimateria materia arruntaren itxura desberdina da.
Errealitatea
Teorian, 'anti-sagar' batek sagar arrunt baten itxura, usaina eta zaporea berdin-berdina izango lituzke. Antimateriak igorritako edo islatutako fotoiak (argia) materiaren fotoien berdinak dira, beraz, ezinezkoa litzateke aldea ikustea begirada batekin bakarrik.
Sarritan Egindako Galderak
Zer gertatzen da materia eta antimateria elkartzen direnean?
Elkarren arteko deuseztapena jasaten dute, hau da, bi partikulen masa energia bihurtzen den prozesu bat. Energia hori energia handiko fotoi gisa askatzen da, hala nola gamma izpietan. Masaren %100 bihurtzen denez, fisio edo fusio nuklearra baino askoz indartsuagoa da.
Ba al dago taula periodiko osoaren antimateria bertsiorik?
Bai, teorian, elementu guztiek antimateria baliokidea dute. Zientzialariek antihidrogeno atomoak sortu eta harrapatu dituzte, antiprotoi batez eta positroi batez osatuak. Antihelioa bezalako antielementu konplexuagoak sortzea posible da, baina askoz zailagoa.
Zergatik dago unibertsoan antimateria baino materia gehiago?
Fisikako erantzunik gabeko galdera handienetako bat da hau. Big Bangaren ondoren, simetriaren haustura txiki bat gertatu zela uste da, materia-antimateria bikote bakoitzeko mila milioi materia partikula gehigarri bat utziz. Beste guztia suntsitu egin zen, gaur egun ikusten dugun materia utziz.
Nola gordetzen dute zientzialariek antimateria lehertu gabe?
Antimateria Penning tranpa izeneko ontzi espezializatuetan gordetzen da. Hauek eremu magnetiko indartsuen konbinazioa erabiltzen dute partikulak erdian mantentzeko eta eremu elektrikoen konbinazioa erabiltzen dute muturretara mugitzea eragozteko. Tranpak hutsune ia perfektua izan behar du antimateria aire molekuletara ez jotzeko.
Antimateria arma gisa erabil al daiteke?
Energia askapena izugarria den arren, gramo zati bat ekoizteko kostuak eta zailtasunak ezinezko arma bihurtzen dute egungo teknologiarekin. Milioi urte beharko lirateke gure egungo azeleragailu guztiek batera leherketa esanguratsu bat sortzeko adina antimateria ekoizteko.
Antimateria naturalki existitzen al da Lurrean?
Bai, baina une laburretan bakarrik. Desintegrazio erradioaktibo mota batzuek positroiak sortzen dituzte, eta atmosferara jotzen duten energia handiko izpi kosmikoek materia eta antimateria bikoteak sor ditzakete. Partikula hauek normalean segundo zati batean suntsitzen dira inguruko materiarekin talka egiten dutenean.
Zein da materia ilunaren eta antimateriaren arteko aldea?
Guztiz desberdinak dira. Antimateria argiarekin elkarreragiten du eta materiarekin deuseztatzen da. Materia ilunak ez du argiarekin elkarreragiten (ikusezin bihurtuz) eta ez da deuseztatzen materia arrunta ukitzen duenean; galaxien gaineko grabitazio-erakarpenari esker bakarrik dakigu existitzen dela.
Zenbat balio du antimateria egiteak?
NASAk 2006an kalkulatu zuen antihidrogeno gramo bat ekoiztea 62,5 bilioi dolar inguruko kostua izango lukeela. Gaur egun, prezioak teknikoki jaitsi egin dira teknologia hobearekin, baina oraindik ere existitzen den material garestiena da, elektrizitatearen eta ekipamenduaren kostu izugarriengatik.
Antimateria ikus dezakegu?
Ezin ditugu partikula indibidualak begiekin "ikusi", baina igortzen duten argia ikusten dugu. Fotoiak beren antipartikulak direnez, antimateriaz sortutako argia materiaz sortutako argiaren berdina da. "Antiizar" bat izar arrunt batetik bereiztezina izango litzateke teleskopio baterako.
Nola erabiltzen da antimateria medikuntzan?
PET eskaneoetan, pazienteei positroiak igortzen dituen substantzia bat injektatzen zaie. Positroi hauek gorputzeko ehunetako elektroiak aurkitzen dituztenean, suntsitu eta gamma izpiak bidaltzen dituzte. Detektagailuek izpi horiek jasotzen dituzte trazadorea non erabiltzen den erakusten duen 3D mapa bat sortzeko, hala nola tumoreetan edo garuneko jardueran.
Epaia
Aukeratu materiaren eredua kimikatik hasi eta zeruko mekanikara arteko guztia deskribatzeko. Antimaterian zentratu energia handiko partikulen fisika, eremu kuantikoen teoria edo irudi mediko aurreratuen teknologiak aztertzerakoan.