PRO Антиматерию

Глюоны – это то, что склеивает кварки друг с другом для построения протонов и нейтронов, а затем пионы помогают построить ядра атомов с использованием последних. Пионы также именуются пи-мезонами, это субатомные частицы, открытие в 1947 году. Слабое взаимодействие проявляется двумя определенными путями, и есть бозоны, которые его передают. Одно из проявлений подобно электромагнитной силе, но гораздо слабее, оно передается электрически нейтральным бозоном известным как Z⁰ (ноль обозначает отсутствие заряда). Этот Z⁰ подобен фотону, за исключением того, что очень массивен, массивнее даже атома железа. Для него даже придумали название – «тяжелый свет». Второй способ проявления слабого взаимодействия – это обмен участвующих частиц количествами электрического заряда. Например, при трансформации протона в нейтрон внутри Солнца слабая сила взяла электрический заряд у протона и передала его позитрону. А откуда появился этот позитрон? Он был создан из энергии, унесенной носителем слабой силы, известным, как W⁺. В данном случае плюс обозначает, что у W положительный электрический заряд. W также может существовать и с отрицательным зарядом, как при распаде нейтрона. В данном случае нулевой заряд нейтрона превратился в положительный (протон) и отрицательный (W^—), отрицательный электрический заряд W ^— передается электрону.

Все эти агенты, которые передают силы, являются не-веществом, они и не материя, и не антиматерия, они – бозоны. Они воздействуют на частицы материи или антиматерии и сами могут превращаться в уравновешивающие части этих двух форм вещества, которые являются фермионами. Так что, похоже, природа обеспечила два варианта частиц: носители силы, которыми являются бозоны, и основные кирпичики вещества, которыми являются фермионы. Бозоны могут приходить и уходить; фермионы в конечном счете распадаются до своих самых стабильных форм, электронов и комбинаций протонов и нейтронов, на этом этапе риск для них представляют их вторые «Я» из антиматерии.

Сражение между материей и антиматерией во Вселенной шло четырнадцать миллиардов лет назад, победила материя. Фермионы порождают структуру, обладают стабильностью и ведут к жизни. Мы сформированы из атомов, которые существуют уже миллиарды лет, и только теперь они конфигурируются в соединения, которые думают, что они – это мы. Мы вдыхаем кислород, выдыхаем углекислый газ, растем и умираем, но наши атомы продолжат свое существование. Их базовые части снова соединятся или пересоединятся в бесконечном разнообразии в далеком будущем – пока (и если) не встретятся с антиматерией.

Другие античастицы

Дирак изначально написал свое уравнение, чтобы объяснить электрон. Однако оно подходит для всех фермионов и точно также подходит к протону или нейтрону. Уравнение подразумевало, что у электрона имеется версия с отрицательной энергией, и Дирак успешно это интерпретировал как положительно заряженный позитрон с положительной энергией. Точно так же уравнение подразумевало, что у протона и нейтрона есть двойники, или аналоги, в антиматерии – антипротон и антинейтрон. У антипротона такая же масса, как и у протона, но отрицательный заряд вместо положительного. Точно так же у антинейтрона такая же масса, как у нейтрона, и нулевой заряд. Поскольку заряд у антинейтрона такой же, как у нейтрона, каким свойством они различаются?..

Хотя у нейтрона в целом нет электрического заряда, внутри у него заряд содержится. Как мы увидим, и у протона, и у нейтрона есть небольшой участок, в котором можно провести измерения. Внутри него кружатся электрические заряды, положительные и отрицательные, которые при сложении дают то целое, которое мы называем зарядом протона или нейтрона. Хотя в целом заряды нейтрона складываются в ноль, их движения производят кружащиеся электрические токи и магнетизм, что можно почувствовать, наблюдая, как нейтрон движется в магнитном поле. Внутри антинейтрона эти отдельные электрические заряды имеют противоположный знак, а потоки внутри него являются зеркальным отображением потоков внутри нейтрона. В результате магнетизм – Северный и Южный полюса, если хотите, меняются местами. В магнитном поле пути нейтронов и антинейтронов являются зеркальными отображениями друг друга. Как мы увидим ниже, точки электрических зарядов, которые соединяются для формирования протонов и нейтронов, сами по себе являются маленькими частичками, известными как кварки. Протон или нейтрон состоит из кварков; а их двойники, или аналоги, состоят из антикварков.

После открытия позитрона в 1932 году встала задача подтвердить, существует ли также и другая часть атома антиводорода, антипротон. Проблема состояла в том, что протон почти в две тысячи раз тяжелее электрона. Так будет ли антипротон на столько же тяжелее позитрона? Это означает, что для его производства требуется гораздо большее энергии.