Antywodór - Polski Serwis Naukowy

Antywodór – pierwiastek antymaterii (antypierwiastek), odpowiednik wodoru w materii. Atom antywodoru składa się z pozytonu (antyelektronu) i antyprotonu, analogicznie do atomu wodoru, składającego się z elektronu i protonu. Symbolem używanym na oznaczenie antywodoru jest H.

Wytworzenie antywodoru

Diagram wytworzenia antywodoru metodą zastosowaną w 1995 w LEAR

Pierwsze atomy antywodoru zostały uzyskane w 1995 w pierścieniu LEAR w laboratorium CERN przez zespół niemieckich i włoskich naukowców. Użyta metoda została zaproponowana w 1994 przez Charlesa Mungera, Stanleya Brodsky'ego i Ivana Schmidta. Idea eksperymentu polega na wpuszczeniu strumienia antyprotonów w pole elektryczne wytwarzane przez ciężkie jądra. W przypadku doświadczenia w LEAR wykorzystano jądra ksenonu. W wyniku oddziaływania ciężkiego jądra z antyprotonem może zostać wyemitowany foton, po czym może nastąpić konwersja fotonu na parę elektron-pozyton. Jeżeli następnie pozyton zostanie schwytany przez antyproton, powstaje atom antywodoru. Taki ciąg zdarzeń jest na tyle mało prawdopodobny, że podczas 15 godzin bombardowania jąder ksenonu wiązką 1,7×10 antyprotonów wykryto 9 atomów antywodoru.

Anihilacja – proces oddziaływania cząstki z odpowiadającą jej antycząstką, podczas którego cząstka i antycząstka zostają zamienione na fotony (zasada zachowania pędu nie dopuszcza możliwości powstania jednego fotonu – zawsze powstają co najmniej dwa) o sumarycznej energii równoważnej ich masom, zgodnie ze wzorem Einsteina: E=mc2 (zobacz: Szczególna teoria względności).

Włochy (Republika Włoska, wł. Italia, Repubblica Italiana) – państwo położone w Europie Południowej, na Półwyspie Apenińskim, będące członkiem wielu organizacji, m.in.: UE, NATO, należące do ośmiu najbardziej uprzemysłowionych i bogatych państw świata – G8.

W 2010 po raz pierwszy udało się schwytać 38 atomów antywodoru wytworzonych w wyniku oddziaływania ok. 10 mln antyprotonów i 700 mln pozytonów. Atomy te utrzymane były w pułapce magnetycznej przez co najmniej 1/6 sekundy, a ich obecność zidentyfikowano na podstawie anihilacji po uwolnieniu z pułapki.

Foton (gr. φως – światło, w dopełniaczu – φοτος) jest cząstką elementarną nie posiadającą ładunku elektrycznego ani momentu magnetycznego, o masie spoczynkowej równej zero (m0 = 0), liczbie spinowej s = 1 (fotony są zatem bozonami). Fotony są nośnikami oddziaływań elektromagnetycznych, a ponieważ wykazują dualizm korpuskularno-falowy są równocześnie falą elektromagnetyczną.

Europejska Organizacja Badań Jądrowych CERN (fr. Organisation Européenne pour la Recherche Nucléaire) — ośrodek naukowo-badawczy położony na północno-zachodnich przedmieściach Genewy na granicy Szwajcarii i Francji, pomiędzy Jeziorem Genewskim a górskim pasmem Jury. Obecnie do organizacji należy dwadzieścia państw. CERN zatrudnia 2600 stałych pracowników oraz około 8000 naukowców i inżynierów reprezentujących ponad 500 instytucji naukowych z całego świata. Najważniejszym narzędziem ich pracy jest największy na świecie akcelerator cząstek – Wielki Zderzacz Hadronów.

W 2011 roku w laboratorium CERN udało się pozyskać chmurę 300 atomów antywodoru na czas 16 minut, po tym czasie nastąpiła anihilacja cząsteczek. Uzyskanie antywodoru na tak długi czas pozwoli naukowcom na dokładniejsze ich przebadanie.

Zobacz też

wodór

wodór cząsteczkowy

Przypisy

Baur, G. et al.. Production of antihydrogen. „Physics Letters B”. 368 (February 1, 1996). 3. S. 251-258.
Charles T. Munger, Stanley J. Brodsky, Ivan Schmidt. Production of relativistic antihydrogen atoms by pair production with positron capture. „Physical Review D”. 49 (1994). 7. S. 3228-3235.
G. B. Andresen, M. D. Ashkezari, M. Baquero-Ruiz, W. Bertsche, P. D. Bowe, E. Butler, C. L. Cesar, S. Chapman, M. Charlton, A. Deller, S. Eriksson, J. Fajans, T. Friesen, M. C. Fujiwara, D. R. Gill, A. Gutierrez, J. S. Hangst, W. N. Hardy, M. E. Hayden, A. J. Humphries, R. Hydomako, M. J. Jenkins, S. Jonsell, L. V. Jørgensen, L. Kurchaninov, N. Madsen, S. Menary, P. Nolan, K. Olchanski, A. Olin, A. Povilus, P. Pusa, F. Robicheaux, E. Sarid, S. Seif el Nasr, D. M. Silveira, C. So, J. W. Storey, R. I. Thompson, D. P. van der Werf, J. S. Wurtele, Y. Yamazaki. Trapped antihydrogen. „Nature”. advance online publication, 2010. doi:doi:10.1038/nature09610.