Az antianyag. Hungarian Teacher Program, CERN, 2006 augusztus 25. Debreczeni Gergely, CERN IT/Grid Deployment Group 2 Miről szól ez az előadás ? Mi az.

Az előadások a következő témára: "Az antianyag. Hungarian Teacher Program, CERN, 2006 augusztus 25. Debreczeni Gergely, CERN IT/Grid Deployment Group 2 Miről szól ez az előadás ? Mi az."— Előadás másolata:

1 Az antianyag

2 Hungarian Teacher Program, CERN, 2006 augusztus 25. Debreczeni Gergely, CERN IT/Grid Deployment Group 2 Miről szól ez az előadás ? Mi az az antinyag ? Tényleg ez a jövő energiaforrása ? Vagy ez valami veszélyes fegyver ? Mire lehet használni az antianyagot ? Miért próbáunk antianyagot előállítani ? Képzelet vagy valóság, mi igaz és mi nem ?

3 Hungarian Teacher Program, CERN, 2006 augusztus 25. Debreczeni Gergely, CERN IT/Grid Deployment Group 3 Létezik az antianyag ? Energia (pl. foton)‏ Tömeg e+e+ e-e- Igen ! Tényleg létezik ! Minden nagyenergiás ütközésben sok antirészecske keletkezik ! E = mc 2 + Kvantumelmélet

4 Hungarian Teacher Program, CERN, 2006 augusztus 25. Debreczeni Gergely, CERN IT/Grid Deployment Group 4 Hogyan keletkezik ? Ha anyag keletkezik, akkor antianyagnak is keletkeznie kell ! Az anyag + antianyag 'összege' állandó ! A pénzérmék helyén lyuk keletkezik az anyagban. Pont akkora lyuk mint a pénzérme.

5 Hungarian Teacher Program, CERN, 2006 augusztus 25. Debreczeni Gergely, CERN IT/Grid Deployment Group 5 Egy rossz hasonlat... ≠ Bush Anti - Bush ?? Nem ! Ez rossz hasonlat ! Az anyag és az antianyag ugyanúgy néz ki !

6 Hungarian Teacher Program, CERN, 2006 augusztus 25. Debreczeni Gergely, CERN IT/Grid Deployment Group 6 Hogyan keletkezik ? A nagyenergiás ütközésekben a keletkező részecskék 50%-a antirészecske ! Az antirészecskék ugyanúgy rész vesztnek a kölcsönhatásokban mint a 'normál' részecskék.

7 Hungarian Teacher Program, CERN, 2006 augusztus 25. Debreczeni Gergely, CERN IT/Grid Deployment Group 7 Milyen kérdések vetődnek fel ? Ha az anyag és az antianyag ugyanúgy viselkedik, tehát ha teljesen szimmetria van köztük, akkor a fizika törvényei szerint lehetséges, hogy léteznek atomok amelyekben a protonok negatív töltésűek és az elektronok pozívak ! anti-atomok, anti-molekulák, anti-csillagok és anti-világok létezhetnek. Tehát meg kell vizsgálni, hogy: Tényleg teljesen szimmetrikusan viselkednek-e ? Találunk-e antianyagot a Világegyetemben ? Hogyan viselkednek az anti-atomok, pl az anti-hidrogén ?

8 Hungarian Teacher Program, CERN, 2006 augusztus 25. Debreczeni Gergely, CERN IT/Grid Deployment Group 8 Tökéletes a szimmetria ? A részecskék és az antirészecskék tömege nagyon nagy pontosággal megegyezik! Mintha lemérnénk 2 elefántot és a tömegük eltérése kisebb egy proszem súlyánál ! Magnetic mo 10 -8 Elektromos töltésük és elektromos tulajdonságaik, mágneses momentumuk is teljesen megegyezik!

9 Hungarian Teacher Program, CERN, 2006 augusztus 25. Debreczeni Gergely, CERN IT/Grid Deployment Group 9 De miért tanulmányozzuk ? 13,700 million years ago A Nagy Bumm idején egyenlő mennyiségben keletkezett anyag és antianyag. Hová tünt az antianyag ? Miért nincsen a Világegyetemben számottevő mennyiségben ?

10 Hungarian Teacher Program, CERN, 2006 augusztus 25. Debreczeni Gergely, CERN IT/Grid Deployment Group 10 Hogyan tanulmányozzuk ? ANTIHYDROGEN - ? Az anti-atomok vizsgálatával kiderül, hogy esetleg van valami különbség. Legegyerűbb anti-atom az anti-hidrogén !

11 Hungarian Teacher Program, CERN, 2006 augusztus 25. Debreczeni Gergely, CERN IT/Grid Deployment Group 11 Az anti-hidrogén fizikája 1996 A CERN-ben sikerült előszőr anti-hidrogén atomokat létrehozni. A fénysebesség 90 % - ával repültek ki a detektorból. Olyan gyorsan eltünktek, hogy nem lehetett tanulmányozni őket. Részecskelassítóra van szükségünk ! 2002 1.000.000 darab anti-hidrogén létrehozása amelyek a fénysebesség egymilliomod részével repültek. Így már lehet tanulmányozni őket.

12 Hungarian Teacher Program, CERN, 2006 augusztus 25. Debreczeni Gergely, CERN IT/Grid Deployment Group 12 LEAR – Low Energy Antiproton Ring

13 Hungarian Teacher Program, CERN, 2006 augusztus 25. Debreczeni Gergely, CERN IT/Grid Deployment Group 13 Az Antiproton Decelerator (AD)‏ Ez egy 'kisebb' berendezés. 'Csak' 188 méter hosszú, antiprotonok lassítására való. A lassú antiprotonokat pedig különböző kisérleteknek adják oda, akik játszhatak/kisérletezhetnek velük.

14 Hungarian Teacher Program, CERN, 2006 augusztus 25. Debreczeni Gergely, CERN IT/Grid Deployment Group 14 Drága az antianyag ? CERN Production per day: 10 12 Antiprotons (~10 -12 g)‏ Energy consumption ~ 30,000 kW · 24 h Electricity cost (10 6 kWh) ~ 100,000 € 1 g antiprotons ~ 100,000 trillion € * CERN Production per day: 10 12 Antiprotons (~10 -12 g)‏ Energy consumption ~ 30,000 kW · 24 h Electricity cost (10 6 kWh) ~ 100,000 € 1 g antiprotons ~ 100,000 trillion € * 602 300 000 000 000 000 000 000 antiproton = 1 gramm 30 MW 10,000,000 / sec

15 Hungarian Teacher Program, CERN, 2006 augusztus 25. Debreczeni Gergely, CERN IT/Grid Deployment Group 15 A jövő energiaforrása ? E = m*c^2 ---> 1 kg = 9*10^16 J = 2.9 GW év Energia megmaradás ! 10 12 antiproton (10 -12 g) ~ 30 MW · nap ~ 10 6 kWh ~ 100 k€ 1 g antianyag ~ 100,000,000 milliárd € 10 12 antiproton (10 -12 g) ~ 30 MW · nap ~ 10 6 kWh ~ 100 k€ 1 g antianyag ~ 100,000,000 milliárd € Hatásfok : ~ 10 -9 A köteljövőben ez nem fog működni! Nem tudunk antianyagot 'bányászni' !

16 Hungarian Teacher Program, CERN, 2006 augusztus 25. Debreczeni Gergely, CERN IT/Grid Deployment Group 16 Hogy működik a csapda ? First production of more than 1 million antihydrogen atoms

17 Hungarian Teacher Program, CERN, 2006 augusztus 25. Debreczeni Gergely, CERN IT/Grid Deployment Group 17 ATHENA kisérlet Az anti-hidrogén atomokat nem csapdázták, egyszerűen a falnak ütköztek és megsemmisültek.

18 Hungarian Teacher Program, CERN, 2006 augusztus 25. Debreczeni Gergely, CERN IT/Grid Deployment Group 18 És bomát lehet csinálni ? Hiroshima-i Atombomba E=m*c^2 20 kT TNT = 8.4*10^13 J mindössze 0.5 g anyagot és 0.5 g antianyagot kell előállítani ekkor energiához ! Ára: 50,000,000 milliárd € Előállítási ideje ~ 3 milliárd év Ára: 50,000,000 milliárd € Előállítási ideje ~ 3 milliárd év

19 Hungarian Teacher Program, CERN, 2006 augusztus 25. Debreczeni Gergely, CERN IT/Grid Deployment Group 19 Mi másra lehet használni ? ( CERN experiment AD- 4/ACE )‏ PET -> Pozitron Elektron Tomográfia, ma már működik Antiprotonokkal sokkal hatékonyabban lehet majd gyógyítani ! A CERN-ben kisérleteznek evvel is !