Что такое антивещество? Значение слова антивещество в энциклопедии Кольера

вещество , состоящее из атомов, ядра которых имеют отрицательный электрический заряд и окружены позитронами - электронами с положительным электрическим зарядом. В обычном веществе, из которого построен окружающий нас мир, положительно заряженные ядра окружены отрицательно заряженными электронами. Обычное вещество, чтобы отличать его от антивещества, иногда называют койновеществом (от греч . койнос - обычный ). Однако в русской литературе этот термин практически не употребляется. Следует подчеркнуть , что термин "антивещество" не совсем правилен, поскольку антивещество - тоже вещество, его разновидность . Антивещество обладает такими же инерционными свойствами и создает такое же гравитационное притяжение , как и обычное вещество. Говоря о веществе и антивеществе, логично начать с элементарных (субатомных) частиц. Каждой элементарной частице соответствует анти частица ; обе имеют почти один аковые характеристики , за исключением того , что у них противоположный электрический заряд. ( Если частица нейтральна, то античастица также нейтральна, но они могут различаться друг ими характеристиками. В некоторых случаях частица и античастица тождественны друг другу.) Так, электрону - отрицательно заряженной частице - соответствует позитрон, а античастицей протон а с положительным зарядом является отрицательно заряженный антипротон . Позитрон был открыт в 1932, а антипротон - в 1955; это были первые из открытых античастиц. Существование античастиц было предсказано в 1928 на основе квантовой механики английским физик ом П.Дираком. При столкновении электрона и позитрона происходит их аннигиляция, т.е. обе частицы исчезают, а из точки их столкновения испускаются два гамма-кванта. Если сталкивающиеся частицы движутся с не большой скоро стью, то энергия каждого гамма-кванта составляет 0,51 МэВ. Эта энергия есть "энергия покоя" электрона, или его масса покоя, выраженная в единицах энергии. Если же сталкивающиеся частицы движутся с большой скоростью, то энергия гамма-квантов будет больше за счет их кинетической энергии. Аннигиляция происходит и при столкновении протона с антипротоном, но процесс в этом случае протекает гораздо сложнее. В качестве промежуточных продуктов взаимодействия рождается ряд короткоживущих частиц; однако спустя несколько микросекунд как окончательные продукты превращений остаются нейтрино , гамма-кванты и небольшое число электрон-позитронных пар. Эти пары в конечном итоге могут аннигилировать , создавая дополнительные гамма-кванты. Аннигиляция происходит и при столкновении антинейтрона с нейтроном или протоном. Коль скоро существуют античастицы , возникает вопрос , не могут ли из античастиц образовываться антиядра. Ядра атомов обычного вещества состоят из протонов и нейтронов. Самым простым ядром является ядро изотопа обычного водорода 1H; оно представляет собой отдельный протон. Ядро дейтерия 2H состоит из одно го протона и одного нейтрона; оно называется дейтроном. Еще один пример простого ядра - ядро 3He, состоящее из двух протонов и одного нейтрона. Антидейтрон, состоящий из антипротона и антинейтрона, был получен в лаборатории в 1966; ядро анти-3He, состоящее из двух антипротонов и одного антинейтрона, было впервые получено в 1970. Согласно современной физике элементарных частиц, при наличии соответствующих технических средств можно было бы получить антиядра всех обычных ядер. Если эти антиядра окружены надлежащим числом позитронов, то они образуют анти атомы . Антиатомы обладали бы почти в точно сти такими же свойствами, как и обычные атомы; они образовали бы молекулы , из них могли бы формироваться твердые тела , жидкости и газы, в том числе и органические вещества. Например , два антипротона и одно ядро антикислорода вместе с восемью позитронами могли бы образовать молекулу антиводы, сходную с обычной водой H2O, каждая молекула которой состоит из двух протонов ядер водорода, одного ядра кислорода и восьми электронов. Современная теория элементарных частиц в состоянии предсказать , что антивода будет замерзать при 0. С, кипеть при 100. С и в остальном вести себя подобно обычной воде . Продолжая такие рассуждения, можно прийти к вывод у, что построенный из антивещества антимир был бы чрезвычайно сходен с окружающим нас обычным миром. Этот вывод служит отправной точкой теорий симметричной Вселенной, основанных на предположении, что во Вселенной равное количество обычного вещества и антивещества. Мы живем в той ее части, которая состоит из обычного вещества. Если привести в соприкосновение два одинаковых куска из веществ противоположного типа , то произойдет аннигиляция электронов с позитронами и ядер с антиядрами. При этом возникнут гамма-кванты, по появлению которых можно судить о происходящем. Поскольку Земля по определению состоит из обычного вещества, в ней нет заметных количеств антивещества, если не считать мизерного числа античастиц, рождающихся на больших ускорителях и в космических лучах. То же самое относится и ко всей Солнечной системе. Наблюдения показывают, что в пределах нашей Галактики возникает лишь ограниченное количество гамма-излучения. Отсюда ряд исследователей делают вывод об отсутствии в ней сколько-нибудь заметных количеств антивещества. Но этот вывод не бесспорен. В настоящее время нет способа определить , например, состоит ли данная близкая звезда из вещества или антивещества; звезда из антивещества испускает точно такой же спектр , как и обычная звезда. Далее , вполне возможно , что разреженное вещество, заполняющее пространство вокруг звезды и тождественное веществу самой звезды, отделено от областей, заполненных веществом противоположного типа - очень тонкими высокотемпературными "слоями Лейденфроста". Таким образом, можно говорить о "ячеистой" структуре межзвездного и межгалактического пространства, в которой каждая ячейка содержит либо вещество, либо антивещество. Эту гипотезу подкрепляют современные исследования, показывающие, что магнитосфера и гелиосфера (межпланетное пространство) имеют ячеистую структуру. Ячейки с разной намагниченностью и иногда также с разными температурой и плотностью разделены очень тонкими токовыми оболочками. Отсюда следует парадоксальный вывод, что указанные наблюдения не противоречат существованию антивещества даже в пределах нашей Галактики. Если раньше не было убедительных аргументов в пользу существования антивещества, то теперь успехи рентгеновской и гамма-астрономии изменили положение . Наблюдались явления , связанные с огромным и часто в высшей степени беспорядочным выделением энергии. Вероятнее всего , источником такого энерговыделения была аннигиляция. Шведский физик О.Клейн разработал космологическую теорию, основанную на гипотезе симметрии между веществом и антивеществом, и пришел к выводу, что процессы аннигиляции играют решающую роль в процессах эволюции Вселенной и формирования структуры галактик. Становится все более очевидным, что основная альтернативная ей теория - теория "большого взрыва" - серьезно противоречит данным наблюдений и центральное место при решении космологических проблем в ближайшем будущем, скорее всего, займет "симметричная космология ". Роли антивещества в проблемах космологии посвящена книга автора Миры - Антимир ы: Антиматерия в космологии (1966). См. также КОСМОЛОГИЯ В АСТРОНОМИИ; ЧАСТИЦЫ ЭЛЕМЕНТАРНЫЕ.