Antimaterija

 

Antimaterija je supstancija sastavljena od elementarnih čestica koje imaju masu i električni naboj obične materije (kao što su elektroni i protoni), ali za koju su naboj i odnosna magnetska svojstva suprotni po polu. Kao što kombinacijom čestica nastaje materija, tako i kombinacijom odgovarajućih antičestica nastaje antimaterija. Za svaku česticu postoji i odgovarajuća antičestica, čije su neke osobine (na primer masa ili spin) jednake, a druge osobine, poput naelektrisanja ili magnetnog momenta, suprotne. Najpoznatiji primer čine elektron i pozitron (antielektron), 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. godine koncept pozitivno naelektrisanog elektrona, tj. pozitrona, čije je postojanje potvrđeno četiri godine kasnije. Naime, 1932. godine je u kosmičkim zracima otkriven 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 (od latinskog nihil, što znači “ništa”) znači totalno uništenje, a u fizici označava proces u kojem se čestica sudara sa svojom antičesticom. Pošto energija i impuls prvobitnih čestica moraju da budu očuvani, čestica i antičestica se u sudaru ne pretvaraju “u ništa”, već u nove čestice. Ponekad su novonastale čestice bez mase mirovanja (fotoni), pa može da se kaže 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.