Készítette: Szakácsi Csaba Kapcsolódó tantárgy: Kémia Az antianyag Készítette: Szakácsi Csaba Kapcsolódó tantárgy: Kémia

Mi is ez egyáltalán? Az antianyagban az atomot a proton, neutron és elektron helyett azok antirészecskéi, az antiproton, antineutron és pozitron építik fel. Közönséges anyaggal találkozva megsemmisül mindkettő és energia szabadul fel elektromágneses sugárzás  formájában. A folyamat fordítva is lejátszódhat, amikor nagy energiájú fotonok anyagrészecske–antianyag-részecske párokat hoznak létre. Az antianyag műszerekkel megfigyelve ugyanolyan tulajdonságokat mutat, mint a közönséges anyag: ugyanazok az emissziós és abszorpciós spektrumai, mágneses tulajdonságai, tehetetlen tömege.

Egyéb jellemzés? Az antianyag műszerekkel megfigyelve ugyanolyan tulajdonságokat mutat, mint a közönséges anyag: ugyanazok az emissziós és abszorpciós spektrumai, mágneses tulajdonságai, tehetetlen tömege.

Mindig is tudtunk róla? Paul Dirac, még egyetemista korában öt fontos tanulmányt publikált, majd figyelme általánosabb kérdések, a kvantummechanika és a relativitáselmélet felé fordult. Ebben a munkában Dirac felhasználta mérnöki szemléletét a közelítések alkalmazásában, amikor a pontos számítás lehetetlen volt, és amikor nem léteztek pontos mérések. Ez a szemlélet lehetővé tette Dirac számára, hogy olyan területeket kutasson, ahol más kutatók kudarcot vallottak. Dirac rájött, számításai megkövetelik, hogy néhány olyan szubatomi részecske létezzen, amiket még senki nem észlelt vagy gondolt volna rá. Azért, hogy az egyenletei a laborok által mért eredményeknek megfelelő helyes eredményt adjanak, egy sor új részecskének léteznie kellett. Ezek az új részecskék ugyanazzal a tömeggel és felépítéssel rendelkeztek, mint a korábban ismertek, csak éppen ellentétes elektromos töltésük volt. A protonok és neutronok ismertek voltak. Dirac azt a következtetést vonta le, hogy azonos tömegű, de negatív töltésű protonnak is léteznie kell. Az antiproton (vagyis lényegében az antianyag) létezését 25 évvel később a gyakorlatban is igazolták.

Hol találjuk meg? Paul Dirac ezután felvetette a kérdést, hogy lehetséges-e, hogy a világegyetem bizonyos térségei (csillagok, bolygók, akár egész galaxisok) antianyagból vannak. Ez esetben azonban a két térség határán, ahol az anyag és az antianyag találkozik, erős elektromágneses sugárzást lehetne megfigyelni, hacsak az anyag-antianyag halmazok nem szeparálódtak el teljesen. Mivel ilyet eddig nem észleltünk, ezért feltételezhetjük, hogy a látható világegyetem teljes egészében anyagból van.

Na de akkor hol van? Az évek során az elméleti fizikusok három lehetséges okot jelöltek meg az antianyag jelenleg látható hiányának okaként: Feltételezzük, hogy a Nagy Bumm során egyáltalán nem jött létre antianyag, csak anyag, így antianyagból csak a később keletkezett kis mennyiség található. Feltételezzük, hogy a Nagy Bumm során anyag és antianyag egyenlő mértékben keletkezett, de ezek szétválasztódtak, tehát antianyag jelenleg is valahol nagy mennyiségben megtalálható, de tőlünk olyan nagy távolságra, hogy az számunkra nem észlelhető. Feltételezzük, hogy a Nagy Bumm során anyag és antianyag egyenlő mértékben keletkezett, de az antianyaggal valami történt a későbbiekben, aminek okát még nem tudjuk megmagyarázni. A fizikusok többsége a harmadik feltételezést tartja legvalószínűbbnek. Az első feltételezés inkább csak megkerüli a problémát, anélkül, hogy az okot keresné. A második lehetőség is reálisnak tűnik, de itt a két anyagfajta elválasztódásának oka és módja hiányzik, ami a hatalmas mennyiségek miatt nem egyszerű feladat. Extrémebb magyarázat szerint az antianyag csupán az anyag egy eltérő megjelenése, amiben az antianyag időben visszafelé halad, ezért jelenleg nincs látható nyoma.

A görbülő tér Mark Hadley, a University of Warwick fizikusa számításai szerint a Tejút forgó mozgása „meggörbíti” a téridőt, és ez a hatás milliószor erősebb, mint a Föld forgásából eredő hasonló hatás. Ugyanez a hatás volt érvényes az univerzum kezdeti állapotában is, amikor a részecskék elváltak egymástól. A téridő meggörbülése meghatározta, hogy a részecskék hogyan alakultak ki az Ősrobbanás után. Mivel az anyag és antianyag részecskék különböző tulajdonságúak, különböző módon reagáltak az idődilatációra és lebomlásuk üteme sem azonos. Egy ideje a fizikusok már megmérték ezt a különbséget és a jelenséget elnevezték „CP-sértésnek” (CP = charge, parity - töltés és paritás), azonban az aszimmetria okát nem tudták megmagyarázni. Az elmélet igazolására két jelenleg is folyó kísérletsorozat eredményeit használhatják fel: az egyik a Nagy hadronütköztető, amiben részecskék ütközését vizsgálják, a másik a BaBar kísérlet a SLAC részecske-laboratóriumában a kaliforniai Stanford egyetemen.

Egy kis érdekesség 1 gram = 1000 x Amikor az anyag energiává alakul, valamennyi anyag mindig megmarad, csak az anyag egy része alakítható energiává. Az anyag-antianyag találkozásnál nem ez a helyzet, mindkettő teljes mennyisége energiává alakul. 1 gramm antianyag energiamennyisége egyenlő 1000 űrsikló külső tartályainak potenciális energiájával. 1 gram = 1000 x

Fizikai Szemle 2009/6 www.google.hu www.wikipedia.hu Források Fizikai Szemle 2009/6 www.google.hu www.wikipedia.hu

KÖSZÖNÖM A FIGYELMET!