Антиречовина

Антиречовина - речовина, що складається з атомів, ядра яких мають негативний електричний заряд і оточені позитронами – електронами з позитивним електричним зарядом. У звичайній речовині, з якої побудований навколишній нас світ, позитивно заряджені ядра оточені негативно зарядженими електронами. Звичайна речовина, щоб відрізняти його від антиречовини, іноді називають койновеществом (від греч. Койнос – звичайний). Проте в російській літературі цей термін практично не уживається. Слід підкреслити, що термін "антиречовина" не зовсім правильний, оскільки антиречовина – теж речовина, його різновид. Антиречовина володіє такими ж інерційними властивостями і створює таке ж гравітаційне тяжіння, як і звичайну речовину. Кажучи про речовину і антиречовину, логічно почати з елементарних (субатомних) частинок. Кожній елементарній частинці відповідає античастка; обидві мають майже однакові характеристики, за винятком того, що у них протилежний електричний заряд. (Якщо частинка нейтральна, то античастка також нейтральна, але вони можуть розрізнятися іншими характеристиками. В деяких випадках частинка і античастка тотожні один одному.) Так, електрону – негативно зарядженій частинці – відповідає позитрон, а античасткою протона з позитивним зарядом є негативно заряджений антипротон. Позитрон був відкритий в 1932, а антипротон – в 1955; це були перші з відкритих античасток. Існування античасток було передбачене в 1928 на основі квантової механіки англійським фізиком П. Дираком. При зіткненні електрона і позитрона відбувається їх анігіляція, тобто обидві частинки зникають, а з точки їх зіткнення випускаються два гамма-кванта. Якщо частинки, що стикаються, рухаються з невеликою швидкістю, то енергія кожного гамма-кванта складає 0,51 МЕВ. Ця енергія є "енергія спокою" електрона, або його маса спокою, виражена в одиницях енергії. Якщо ж частинки, що стикаються, рухаються з великою швидкістю, то енергія гамма-квантов буде більша за рахунок їх кінетичної енергії. Анігіляція відбувається і при зіткненні протона з антипротоном, але процес в цьому випадку протікає набагато складніше. Як проміжні продукти взаємодії народжується ряд короткоживучих частинок; проте опісля декілька мікросекунд як остаточні продукти перетворень залишаються нейтрино, гамма-кванти і невелике число електрон-позітронних пар. Ці пари зрештою можуть анігілювати, створюючи додаткові гамма-кванти. Анігіляція відбувається і при зіткненні антинейтрона з нейтроном або протоном. Якщо існують античастки, виникає питання, чи не можуть з античасток утворюватися антиядра. Ядра атомів звичайної речовини складаються з протонів і нейтронів. Найпростішим ядром є ядро ізотопу звичайного водню 1h; воно є окремим протоном. Ядро дейтерію 2h складається з одного протона і одного нейтрона; воно називається дейтроном. Ще один приклад простого ядра – ядро 3he, що складається з двох протонів і одного нейтрона. Антидейтрон, що складається з антипротона і антинейтрона, був отриманий в лабораторії в 1966; ядро анти-3He, що складається з двох антипротонів і одного антинейтрона, було вперше отримано в 1970. Згідно сучасній фізиці елементарних частинок, за наявності відповідних технічних засобів можна було б отримати антиядра всіх звичайних ядер. Якщо ці антиядра оточені належним числом позитронів, то вони утворюють антиатоми. Антиатоми володіли б майже в точності такими ж властивостями, як і звичайні атоми; вони утворили б молекули, з них могли б формуватися тверді тіла, рідини і гази, у тому числі і органічні речовини. Наприклад, два антипротони і одне ядро антикисню разом з вісьма позитронами могли б утворити молекулу антиводи, схожу із звичайною водою H2o, кожна молекула якої складається з двох протонів ядер водню, одного ядра кисню і восьми електронів. Сучасна теорія елементарних частинок в змозі передбачити, що антивода замерзатиме при 0° З, кипіти при 100° З і в останньому поводитися подібно до звичайної води. Продовжуючи такі міркування, можна прийти до висновку, що побудований з антиречовини антисвіт був би надзвичайно схожий з тим, що оточує нас звичайним миром. Цей вивід служить відправною точкою теорій симетричного Всесвіту, заснованих на припущенні, що у Всесвіті рівна кількість звичайної речовини і антиречовини. Ми живемо в тій її частині, яка складається із звичайної речовини. Якщо привести в зіткнення два однакові шматки з речовин протилежного типу, то відбудеться анігіляція електронів з позитронами і ядер з антиядрами. При цьому виникнуть гамма-кванти, по появі яких можна судити про той, що відбувається. Оскільки Земля за визначенням складається із звичайної речовини, в ній немає помітних кількостей антиречовини, якщо не рахувати мізерного числа античасток, що народжуються на великих прискорювачах і в космічних променях. Те ж саме відноситься і до всієї Сонячної системи. Спостереження показують, що в межах нашої Галактики виникає лише обмежена кількість гамма-випромінювання. Звідси ряд дослідників робить вивід про відсутність в ній скільки-небудь помітних кількостей антиречовини. Але цей вивід не безперечний. В даний час немає способу визначити, наприклад, чи полягає дана близька зірка з речовини або антиречовини; зірка з антиречовини випускає такий самий спектр, як і звичайна зірка. Далі, цілком можливо, що розріджена речовина, що заповнює простір навколо зірки і тотожне речовині самої зірки, відокремлена від областей, заповнених речовиною протилежного типу – дуже тонкими високотемпературними "шарами Лейденфроста". Таким чином, можна говорити про "комірчасту" структуру міжзоряного і міжгалактичного простору, в якій кожен осередок містить або речовину, або антиречовину. Цю гіпотезу підкріплюють сучасні дослідження, що показують, що магнітосфера і геліосфера (міжпланетний простір) мають комірчасту структуру. Осередки з різною намагніченістю і іноді також з разнимі температурою і щільністю розділені дуже тонкими струмовими оболонками. Звідси слідує парадоксальний вивід, що вказані спостереження не протіворечат існуванню антиречовини навіть в межах нашої Галактики. Якщо раніше не було переконливих аргументів на користь існування антиречовини, то тепер успіхи рентгенівською і гамма-астрономії змінили положення. Спостерігалися явища, пов'язані з величезним і часто надзвичайно безладним виділенням енергії. Найімовірніше, джерелом такого енерговиділення була анігіляція. Шведський фізик О. Клейн розробив космологічну теорію, засновану на гіпотезі симетрії між речовиною і антиречовиною, і прийшов до висновку, що процеси анігіляції грають вирішальну роль в процесах еволюції Всесвіту і формування структури галактик. Стає все більш очевидним, що основна альтернативна нею теорія – теорія "великого вибуху" – серйозно протіворечит даним спостережень і центральне місце при вирішенні космологічних проблем в найближчому майбутньому, швидше за все, займе "симетрична космологія".

Джерело - dark-universe. Ru