Antimaterija

 

Antimaterija je oblik materije čiji su atomi sastavljeni od antičestica, tj. to je materija u kojoj je električni naboj atomskih čestica suprotan onome u običnoj materiji. Jezgro atoma antimaterije sastavljeno je od antiprotona (negativnih) i antineutrona (neutralnih), a oko njega kruže pozitroni (pozitivni elektroni) umesto elektrona. Kao što kombinacijom čestica nastaje materija, tako i kombinacijom odgovarajućih antičestica nastaje antimaterija. Za svaku česticu postoji i odgovarajuća antičestica, čije su neke osobine jednake (na primer masa ili spin), a druge osobine, poput naelektrisanja ili magnetnog momenta, suprotne. Najpoznatiji primer čine elektron i pozitron (antielektron, elementarna čestica pozitivnog elektriciteta), kod kojih su naelektrisanje i magnetni moment suprotni, a sve ostale osobine identične.

Otkriće postojanja antimaterije bilo je rezultat elektronske teorije engleskog fizičara Pola Diraka (1902–1984). On je pretpostavio postojanje antičestica i antimaterije uvodeći 1928. koncept pozitivno naelektrisanog elektrona, tj. pozitrona, čije je postojanje potvrđeno četiri godine kasnije. Godine 1932. u kosmičkim zracima otkriven je pozitron, posle čega su otkriveni antiproton i antineutron korišćenjem akceleratora čestica. Pozitroni, antiprotoni i antineutroni (koji se zajedničkim imenom nazivaju antičestice) predstavljaju antičestice elektrona, protona i neutrona.

Materija i antimaterija ne mogu postojati jedna pored druge. Kada se nađu u neposrednoj blizini, dolazi do međusobnog poništavanja (anihilacije) u deliću sekunde, pri čemu se oslobađa velika količina energije u obliku gama zračenja ili drugih čestica.

 

Anihilacija

Anihilacija (latinski annihilatio, od nihil – ništa) znači „uništenje, poništenje”, a u fizici označava proces u kojem se čestica sudara sa svojom antičesticom. Pošto energija i impuls prvobitnih čestica moraju biti očuvani, čestica i antičestica se u sudaru ne pretvaraju „u ništa”, već u nove čestice. Ponekad su novonastale čestice bez mase mirovanja (fotoni), pa se može reći da se sudarom čestice i antičestice materija (masa mirovanja) uništila. Aditivni kvantni brojevi antičestica suprotni su kvantnim brojevima odgovarajućih čestica, tako da je suma svih kvantnih brojeva prvobitnog para jednaka nuli. To znači da u sudaru čestice i njene antičestice mogu da nastanu svakakve kombinacije čestica, pod uslovom da je zbir njihovih kvantnih brojeva jednak nuli i da su zadovoljeni zakon održanja energije i zakon održanja impulsa. Kada se radi o niskoenergetskim anihilacijama, najčešće dolazi do stvaranja fotona, dok u visokoenergetskim anihilacijama (sudaračima čestica) mogu da nastanu brojne egzotične teške čestice.