13 Jan Antimateria, substanca më e shtrenjtë në Tokë

Kush e di vlerën e saj?

Tani për tani, antimateria – me një çmim prej rreth 62.5 trilion dollarë për gram – është substanca më e shtrenjtë në Tokë. Kur grupeve të njerëzve u kërkohet të emërojnë substancën më të shtrenjtë, shumëllojshmëria e përgjigjeve është gazmore. Shpesh, përgjigjet janë të tilla si dashuria, kokaina, paratë e gatshme, bojë kompjuteri apo edhe seksi. Supozime më serioze përfshijnë substanca të rralla si diamantet, uraniumi dhe platini. Disa njerëz veçanërisht të zgjuar e kuptojnë se substanca më e shtrenjtë ndoshta duhet të krijohet artificialisht nga një lloj procesi i krijuar nga njeriu. Disa supozime të mira në këtë fushë janë elementët artificialë si ununoctium ose unobtanium. Ndryshe nga substancat e prodhuara artificialisht, megjithatë, antimateria ka qenë objektivi i përpjekjeve serioze për ta kapur dhe përmbajtur atë, gjë që rrit shumë koston e saj të prodhimit.

Çfarë është antimateria?

Shumica e njerëzve e dinë se grimcat bazë bërthamore që përbëjnë lëndën janë protonet, elektronet dhe neutronet. Në vitin 1930, Paul Dirac zhvilloi një përshkrim të elektronit, i cili gjithashtu parashikoi që një antigrimcë e elektronit duhet të ekzistonte. Ky antielektron (i quajtur edhe pozitron) u parashikua të kishte të njëjtën masë si elektroni, por një ngarkesë elektrike të kundërt. Më vonë, u zbulua se grimcat e tjera themelore atomike kishin homologë të antimateries, antiprotonin dhe antineutronin. Kur një grimcë dhe homologu i saj antimateries takohen, ato të dyja asgjësohen, që do të thotë se dy grimcat zhduken dhe masa e tyre shndërrohet në energji, duke ndjekur parimin e mishëruar në ekuacionin e famshëm të Ajnshtajnit E = mc2. Siç mund ta dini mirë, “c” në këtë ekuacion është shpejtësia e dritës, e cila është një numër i madh. Për shkak se ky numër është në katror, ​​kjo do të thotë se një sasi e vogël e masës mund të shndërrohet në një sasi të madhe energjie. Për t’ju dhënë një ide se sa energji është evoluar gjatë një asgjësimi të materies/antimmateries, ky reagim konsiderohet të jetë 100,000,000,000 herë më i fuqishëm se një shpërthim kimik tipik si trinitrotolueni (TNT) dhe 10,000 herë më i fuqishëm se një shpërthim bërthamor.

Si mund të krijohet antimateria?

Për të krijuar realisht antimateries, shkencëtarët u fokusuan në formën më të thjeshtë të materies, hidrogjenin. Një atom hidrogjeni përbëhet nga vetëm një elektron dhe një proton. Kjo do të thotë se forma më e thjeshtë e antimateries, një antihidrogjen, përbëhet nga një antiproton dhe një pozitron. Pozitroni tërhiqet nga një antiproton në të njëjtën mënyrë që një elektron tërhiqet nga një proton.

Antihidrogjeni i parë u krijua në 1995 në superpërplasësin CERN (Organizata Evropiane për Kërkime Bërthamore) duke përplasur antiprotonet me atomet e ksenonit. Kjo përplasje prodhon një pozitron, i cili tërhiqet elektrike nga një tjetër antiproton, duke formuar më pas antihidrogjen. Fatkeqësisht, duhen vetëm disa të miliontat e sekondës që grimcat e antimateries të vijnë në kontakt me homologët e tyre të lëndës, duke asgjësuar veten dhe duke lëshuar energji. Për shkak të kësaj, shkencëtarët kanë punuar në mënyra për ta bërë antimaterinë mjaft të qëndrueshme për t’u përmbajtur. Çelësi ishte ngadalësimi i antihidrogjenëve për t’i mbajtur ata të mos përplaseshin, dhe kjo u arrit duke mbajtur antimaterinë në një shishe në vetëm gjysmë gradë mbi zero absolute, temperatura teorikisht më e ftohtë e arritshme. Në vitin 2011, shkencëtarët ishin në gjendje të mbanin antihidrogjenin e prodhuar për më shumë se 15 minuta duke përdorur këtë metodë.

Pse kostot janë kaq të larta?

Arsyeja për shpenzimet e jashtëzakonshme të antimateries është e lehtë për t’u kuptuar kur kupton teknologjinë e përfshirë në krijimin e saj. Për të bërë antihidrogjen, antiprotonet e kërkuara duhet të bëhen fjalë për fjalë një atom në një kohë duke përdorur një përshpejtues grimcash. Superpërplasësi CERN është makineria më komplekse e ndërtuar nga njerëzit. U desh rreth një dekadë për t’u ndërtuar, me një kosto prej rreth 4.75 miliardë dollarë. Është afërsisht 10 milje e gjerë dhe përmban 9300 magnet, të gjithë të cilët duhet të ftohen super në – 456,25 ° F duke përdorur helium të lëngshëm. Që të ndodhë përplasja, grimcat përshpejtohen në 99.99% të shpejtësisë së dritës, gjë që kërkon një energji elektrike të pabesueshme 120 MW, e mjaftueshme për të fuqizuar një qytet të madh. Përplasësi ka një buxhet total operativ prej rreth 1 miliard dollarë në vit, me vetëm kostot e energjisë elektrike që shkojnë në 23.5 milion dollarë në vit. Kur merrni parasysh edhe faktin që është vlerësuar se duhen 100 miliardë vjet për të prodhuar 1 g antihidrogjen, filloni të kuptoni pse kostot janë kaq të larta.