Trong vật lý lượng tử, phản vật chất là khái niệm mở rộng của phản hạt, mà ở đó phản vật chất được tạo thành từ liên kết phản hạt theo cách y hệt như hạt liên kết với nhau tạo thành vật chất.
Trong đó phản hạt-antiparticle là những hạt có cùng khối lượng nhưng khác dấu với các hạt cơ bản mà ta đã biết. Ví dụ, phản electron còn gọi là positron có cùng khối lượng với electron nhưng mang điện dương.
Hình ảnh buồng mây của positron lần đầu tiên phát hiện năm 1932.
Một phản electron và phản proton có thể kết hợp với nhau để tạo thành phân tử phản hydro theo cách giống hệt một electron và proton tạo thành hydro thông thường. Vì vậy, việc tạo phản vật chất và vật chất gặp nhau sẽ tiêu hủy lẫn nhau giống như hạt và phản hạt, kết quả phóng ra các photon mang năng lượng lớn (các tia gamma) hoặc các cặp vật chất-phản vật chất khác.
Có rất nhiều lời suy đoán rất đáng chú ý về vì sao vật chất lại là thành phần chủ yếu tạo nên vũ trụ của chúng ta hay phản vật chất tập trung chủ yếu ở đâu và cách khai thác chúng, nhưng hiện tại thì sự chênh lệch về số lượng của vật chất và phản vật chất trong vũ trụ mà chúng ta quan sát được vẫn là vấn đề chưa được giải quyết của vật lý.
Ký hiệu: phản vật chất có ký hiệu giống vật chất nhưng có dấu "-" trên đầu. Ví dụ proton và phản pronton có ký hiệu lần lượt là p và p̅. Một cách viết khác là dựa theo sự trái dấu của điện tích. Ví dụ electron và positron sẽ được ký hiệu là e+ và e- .
Hình vẽ mô tả điện tích của hạt (trái) và của phản hạt (phải). Từ trên xuống là các cặp hạt và phản hạt: Electron/positron, proton/antiproton, neutron/antineutron.
Hiện nay, con người đã tạo ra được phản vật chất như phản hydro và phản heli và có giá thành rất đắt. Một miligam phản vật chất có giá khoảng 300 tỷ USD, lý do cho giá thành cao như vậy là vì việc tạo ra phản vật chất cực kỳ khó khăn và nhu cầu về phản vật chất rất lớn trong các ngành y học, năng lượng và phục vụ nghiên cứu vật lý.
Trịnh Khắc Duy - PAC
Nguồn gốc của vật chất là từ đâu? phản vật chất tồn tại thế nào?
Nếu xét đơn giản thì vật chất sinh ra từ vụ nổ bigbang, hẳn bạn đã nghe nói vũ trụ sinh ra từ một điểm kỳ dị , lúc đó không tồn tại vật chất mà chỉ có năng lượng(dưới dạng photon chẳng hạn) , và từ năng lượng sinh ra vật chất.
Sau Bigbang 10-33 giây, vũ trụ ở vào trạng thái plasma của quark và gluon .Lúc vũ trụ được 10-6 giây thì hình thành các hadron.Lúc vũ trụ được 100 giây thì các hạt nhân nguyên tử được hình thành.
Nếu bạn xét phức tạp hơn thì phải xét trước bigbang là gì , điều này có rất nhiều giả thuyết .
Trong đó có giả thuyết là bigbang sinh ra không gian và cả thời gian nên không hề có khái niệm "trước" lúc đó thời gian không tồn tại.
Và một số giả thuyết khác như
- Một vũ trụ gương (nhìn trong gương) đối xứng đối với điểm không của thời gian.
- Những Bigbang nhiều vô số xảy ra ở mọi thời điểm từ các lỗ đen nguyên thuỷ.
- Va chạm của các màng 3 chiều...
-Trước Bigbang vũ trụ có kích thước lớn vô cùng, sau đó co lại và vào thời điểm Bigbang trở thành nhỏ như để chui qua một lỗ kim xong giãn nở trở lại.
...
nếu theo các giả thuyết trên thì rõ ràng đã tồn tại vật chất trước bigbang, sau đó không còn vật chất , và vật chất lại được sinh ra sau bigbang . Và điều này cứ lặp lại...
Đối với phản vật chất, theo lý thuyết thì có vật chất thì phải có phản vật chất . Và đã có bằng chứng xác thực về phản vật chất . Giống như proton, neutron và electron hình thành nên các nguyên tử và vật chất, các phản proton, phản neutron, phản electron (còn được gọi là positron) hình thành nên phản nguyên tử và phản vật chất.
Nguồn gốc của nó cũng như vật chất.
Tất cả các thuyết vật lý đều nói rằng khi vụ nổ lớn (Big Bang), đánh dấu sự hình thành ở 13,5 tỉ năm trước, vật chất và phản vật chất có số lượng bằng nhau. Vật chất và phản vật chất kết hợp lại, và tự hủy nhiều lần, cuối cùng chuyển sang năng lượng, được biết như dạng bức xạ phông vũ trụ. Các định luật của tự nhiên đòi hỏi vật chất và phản vật chất phải được tạo dưới dạng cặp. Nhưng một vài phần triệu giây sau vụ Nổ Lớn Big Bang, vật chất dường như nhiều hơn so với phản vật chất một chút, do đó cứ mỗi tỉ phản hạt thì lại có một tỉ + 1 hạt vật chất. Trong giây đầu hình thành vũ trụ, tất cả các phản vật chất bị phá hủy, để lại sau đó là dạng hạt vật chất.
Con người đã tạo được phản vật chất :
Năm 1996, Phòng thí nghiệm Fermi, (Chicago, Mỹ) đã tạo ra 7 phản nguyên tử hydro trong một máy gia tốc hạt. Có điều các hạt này tồn tại trong thời gian quá ngắn ngủi, lại chuyển động với tốc độ sát gần ánh sáng, nên không thể lưu giữ để nghiên cứu.
Tháng 10 năm 2002, Phòng thí nghiệm vật lý hạt châu Âu (European Organization for Nuclear Research-CERN) thông báo kết quả thí nghiệm ATRAP, tiếp nối thí nghiệm ATHENA tháng 9, tạo ra phản nguyên tử Hydro từ phản proton và positron( giống electron nhưng mang điện tích dương) .
Tóm lại phản vật chất cũng được hình thành bởi các hạt giống vật chất nhưng các hạt này có điện tích ngược lại , tức là được hình thành từ phản proton và phản electron .Nó cũng được tạo ra như vật chất , ban đầu có số lượng bằng vật chất , nhưng sau đó vì một lý do chưa rõ mà nó có số lượng ít hơn . Do lúc đầu tồn tại chung , chúng gặp nhau và đánh nhau , cả hai cùng biến mất chỉ còn năng lượng . Do vật chất có quân số đông hơn, trong cuộc chiến 1 đổi lấy 1 này , phản vật chất đã chết hết chỉ còn vật chất cho đến ngày nay.( thực ra trong vũ trụ cũng còn nhưng rất ít) .
Con người có thể tạo được phản vật chất trong phòng thí nghiệm.
Không có nhận xét nào:
Đăng nhận xét