Հականյութ

Վիքիպեդիայից՝ ազատ հանրագիտարանից

Հականյութ, հակամասնիկներից բաղկացած նյութ, բնականորեն չի առաջանում բնության մեջ (դիտողական տվյալները ցույց չեն տալիս հականյութի հայտնաբերումը մեր Գալակտիկայում և նրա սահմաններից դուրս)։

Գիտնականների կողմից ստեղծված հականյութի ատոմների միջուկները բաղկացած են հակապրոտոններից և հականեյտրոններից, իսկ միջուկի շուրջ պտտվում են հակաէլեկտրոնները՝ պոզիտրոնները։

Երբ նյութը և հականյութը փոխազդում են, տեղի է ունենում Անիհիլացում, այսինքն դրանք երկուսն էլ ոչնչացվում են, ինչի արդյունքում առաջանում են բարձր էներգիայի ֆոտոններ կամ մասնիկ-հակմասնիկ զույգեր։

Ներկայումս տիեզերքում որևէ հականյութ չի հայտնաբերվել, սակայն դա վիճահարույց է, քանի որ կա վարկած նաև այն մասին, որ Տիեզերքը կազմված չէ գրեթե բացառապես նյութից, և հնարավոր է տիեզերիքի որևէ հատված ընդհակառակը բաղկացած է գրեթե ամբողջությամբ հականյութից։ Տիեզերքում նյութի և հականյութի անհամաչափությունը ֆիզիկայի ամենամեծ չլուծված խնդիրներից է։ Ենթադրվում է, որ անհամաչափությունն առաջացել է Մեծ պայթյունից, մեկ վայրկյանի ընթացքում։

Ստացում[խմբագրել | խմբագրել կոդը]

1965 թվականին ամերիկացի ֆիզիկոս Լեոն Լեդերմանի գլխավորած խումբը դիտել է հակադեյտերիումի միջուկների ձևավորումը։ 1970 թվականին Բարձր էներգիայի ֆիզիկայի ինստիտուտից (Պրոտվինո) Յու Դ. Պրոկոշկինի գլխավորած մի խումբ գիտնականներ գրանցեցին միջուկների ձևավորման մի քանի փորձ։

1970-1974 թվականներին Պրոկոշկինի գլխավորած խումբը Սերպուխովի արագացուցիչում ձեռք բերեց նաև ավելի ծանր հակամիջուկներ՝ տրիտում (ջրածնի իզոտոպ)[1], հելիում (հակահելիում)[2]։

2001 թվականին ՑԵՌՆ-ում սինթեզվեց հակաջրածնի ատոմը[2], որը բաղկացած էր պոզիտրոնից և հակապրոտոնից։ Վերջին տարիներին հակաջրածինը արտադրվել է զգալի քանակությամբ և սկսվել է դրա հատկությունների մանրամասն ուսումնասիրությունը։

2010 թվականին ֆիզիկոսներին առաջին անգամ հաջողվեց կարճ ժամանակով «թակարդել» հականյութի ատոմները։ Դա անելու համար գիտնականները սառեցրել են մոտ 30 հազար հակապրոտոն պարունակող ամպը մինչև 200 Կելվին (-73,15 աստիճան Ցելսիուս), և 2 միլիոն պոզիտրոնից բաղկացած ամպը մինչև 40 Կ (մինուս 233,15 աստիճան Ցելսիուս) ջերմաստիճանի։ Ֆիզիկոսները հականյութը սառեցրեցին Փենինգ թակարդում, որը կառուցված էր Յոֆ-Պիչարդ մագնիսական թակարդում։ Ընդհանուր առմամբ 38 ատոմներ թակարդում էին և պահվում էին 172 միլիվայրկյան[3]։

2011 թվականի մայիսին նախորդ փորձի արդյունքները զգալիորեն բարելավվել են՝ այս անգամ 309 հակապրոտոն է պահվել 1000 վայրկյան։ Հետագա փորձերը հականյութի ավելի երկար գոյության համար՝ նախատեսված են ցույց տալու հականյութի հակագրավիտացիոն էֆեկտի առկայությունը կամ բացակայությունը[4]։

Արժեք[խմբագրել | խմբագրել կոդը]

Հայտնի է, որ հականյութը Երկրի ամենաթանկ նյութն է։ 2006 թվականին ՆԱՍԱ-ն գնահատել է, որ մեկ միլիգրամ պոզիտրոնների արտադրությունն արժեցել է մոտավորապես 25 միլիոն ամերիկյան դոլար[5]։ Ըստ գնահատականի հակաջրածնի մեկ գրամը 1999 թվականին կարժենար մոտ 62,5 տրիլիոն ամերիկյան դոլար[6]։ Ըստ ՑԵՌՆ-ի տվյալների 2001 թվականին հականյութի միլիարդերորդական գրամի արտադրությունը (այն ծավալը, որն օգտագործում է ՑԵՌՆ-ը մասնիկների և հակամասնիկների բախումների ժամանակ տասը տարվա ընթացքում) արժեցել է մի քանի հարյուր միլիոն շվեյցարական ֆրանկ[7]։

Կառուցվածք[խմբագրել | խմբագրել կոդը]

Ժամանակակից պատկերացումների համաձայն, նյութի կառուցվածքը որոշող ուժերը (ուժեղ փոխազդեցություն, որը ձևավորում է միջուկներ և էլեկտրամագնիսական փոխազդեցություն, որը ձևավորում է ատոմներ և մոլեկուլներ), բոլորովին նույնական են (սիմետրիկ) ինչպես մասնիկների, այնպես էլ հակամասնիկների համար։ Սա նշանակում է, որ հականյութի կառուցվածքը պետք է նույնական լինի սովորական նյութի կառուցվածքին[2]։

Հականյութի հատկությունները լիովին համընկնում են հայելու միջոցով դիտվող սովորական նյութի հատկությունների հետ (հայելայնությունը առաջանում է թույլ փոխազդեցությունների ժամանակ զույգության չպահպանման պատճառով[8]։

Երբ նյութը և հականյութը փոխազդում են, տեղի է ունենում դրանց ոչնչացումը՝ աբհիլացիան[2], արդյունքում առաջանում են բարձր էներգիայի ֆոտոններ կամ զույգ մասնիկներ-հակմասնիկներ (նուկլեոն-հակինուկլեոն զույգի ոչնչացման ժամանակ էներգիայի մոտ 50%-ն ազատվում է նեյտրինոների տեսքով որոնք գործնականում չեն փոխազդում նյութի հետ)։ Դանդաղ նուկլեոնների և հականուկլեոնների ոչնչացումը հանգեցնում է մի քանի π-մեզոնների առաջացմանը, իսկ էլեկտրոնների և պոզիտրոնների ոչնչացումը հանգեցնում է γ-քվանտների առաջացմանը[2]։ Ոչնչացման գործընթացում զգալիորեն ավելի շատ էներգիա է արտազատվում, քան ջերմամիջուկային ռեակցիայի ժամանակ։ Հականյութի մեկ գրամը, երբ հանդիպում է մեկ գրամ նյութի հետ, կարող է արձակել 180 տրիլիոն Ջոուլ էներգիա։

1 կգ հականյութի և 1 կգ նյութի փոխազդեցությունից կազատվի մոտավորապես 1,8⋅1017 Ջոուլ էներգիա, որը համարժեք է 42,96 մեգատոն տրոտիլի պայթյունից ազատված էներգիային։ Մոլորակի վրա երբևէ պայթած ամենահզոր միջուկային սարքը՝ խորհրդային արտադրության АН602-ը («Ցար Բոմբա», 26,5 տոննա զանգված), պայթյունի ժամանակ արձակել է մոտավորապես 57-58,6 մեգատոնին համարժեք էներգիա։

2013 թվականին փորձարկումներ են իրականացվել ALPHA վակուումային թակարդի վրա հիմնված փորձնական գործարանում։ Գիտնականները չափել են հականյութի մոլեկուլների շարժումը Երկրի գրավիտացիոն դաշտի ազդեցությամբ։ Եվ չնայած արդյունքները պարզվել են, որ ոչ այնքան ճշգրիտ են, և չափումները ցածր վիճակագրական նշանակություն ունեն, սակայն ֆիզիկոսները բավարարված են հականյութի գրավիտացիայի չափման առաջին փորձերով։

2015 թվականի նոյեմբերին ամերիկյան RHIC ուժեղարարի ֆիզիկոսների միջազգային խումբը փորձարարականորեն ապացուցեց նյութի և հականյութի կառուցվածքի նույնականությունը՝ ճշգրիտ չափելով հակապրոտոնների միջև փոխազդեցության ուժերը, որոնք, պարզվեց, այս առումով սովորական պրոտոններից չեն տարբերվում[9]։

2016 թվականին ALPHA փորձարարական կենտոնի գիտնականներին առաջին անգամ հաջողվեց չափել հակաջրածնի ատոմի օպտիկական սպեկտրը, ջրածնի սպեկտրից հակաջրածնի սպեկտրում տարբերություններ չեն հայտնաբերվել[10][11]։

Փորձարկումներ են անցկացվում նաև Տիեզերքում հականյութերի հսկայական կուտակումներ հայտնաբերելու համար, ինչպիսիք են հակաաստղերը, սակայն դրանց գոյության ապացույցներ դեռևս չկան[12]։

2023 թվականին ALPHA-ի գիտնականներին հաջողվել է փորձնականորեն ապացուցել, որ հակագրավիտացիա գոյություն չունի, ավելի ճիշտ՝ գրավիտացիան ազդում է հականյութի վրա նույն ուղղությամբ, ինչ սովորական նյութը, այսինքն՝ հականյութը նույնպես ձգվում է, ոչ թե վանվում[13]։

Մշակույթում[խմբագրել | խմբագրել կոդը]

Ծանոթագրություններ[խմբագրել | խմբագրել կոդը]

  1. ↑ Б. С. Ишханов, Кэбин Э. И.Физика ядра и частиц, XX век — гл. «Античастицы» Արխիվացված 2016-10-27 Wayback Machine // Ядерная физика в Интернете
  2. ↑ 2,0 2,1 2,2 2,3 2,4 Файнберг, 2005
  3. ↑ «Физики впервые поймали в ловушку атомы антивещества.» Արխիվացված 2010-11-21 Wayback Machine Лента.Ру, 18.11.2010, 12:45:23.
  4. ↑ «Antihydrogen Trapped For 1000 Seconds» Արխիվացված 2011-05-04 Wayback Machine: The Physics arXiv Blog, 02.05.2011
  5. ↑ «New and Improved Antimatter Spaceship for Mars Missions». NASA. 2006. Արխիվացված է օրիգինալից 2011 թ․ օգոստոսի 22-ին. Վերցված է 2009 թ․ սեպտեմբերի 28-ին.
  6. ↑ «Reaching for the stars: Scientists examine using antimatter and fusion to propel future spacecraft». NASA. 1999 թ․ ապրիլի 12. Արխիվացված է օրիգինալից 2011 թ․ օգոստոսի 22-ին. Վերցված է 2008 թ․ օգոստոսի 21-ին.
  7. ↑ «Questions & Answers». CERN. 2001. Արխիվացված է օրիգինալից 2011 թ․ օգոստոսի 22-ին. Վերցված է 2008 թ․ մայիսի 24-ին.
  8. ↑ Широков, 1972, էջ 345
  9. ↑ «Физики впервые измерили силу взаимодействия частиц антиматерии». Արխիվացված օրիգինալից 2015 թ․ նոյեմբերի 4-ին. Վերցված է 2015 թ․ նոյեմբերի 5-ին.
  10. ↑ Специалисты ЦЕРН впервые измерили оптический спектр антиматерии Արխիվացված 2016-12-22 Wayback Machine // РИА, 19.12.2016
  11. ↑ Учёные впервые получили спектр антиматерии Արխիվացված 2016-12-22 Wayback Machine // 20.12.2016
  12. ↑ Зураб Силагадзе Увидеть антизвезду Արխիվացված 2018-01-17 Wayback Machine // Наука и жизнь. — 2017. — № 5.
  13. ↑ «Эксперимент CERN доказал, что антигравитации не существует - Российская газета». Արխիվացված օրիգինալից 2023 թ․ հոկտեմբերի 3-ին. Վերցված է 2023 թ․ հոկտեմբերի 3-ին.
  14. ↑ «Spotlight: Angels and Demons» (անգլերեն). CERN — Вопросы и ответы. 2004-10. Արխիվացված է օրիգինալից (FAQ) 2007 թ․ դեկտեմբերի 13-ին.

Գրականություն[խմբագրել | խմբագրել կոդը]

  • Власов Н. А. Антивещество. — М.: Атомиздат, 1966. — 184 с.
  • Широков, Юрий Михайлович Ядерная физика. — М.: Наука, 1972. — 670 с.
  • Файнберг В. Я. / Файнберг, Владимир Яковлевич // Анкилоз — Банка. — М. : Большая российская энциклопедия, 2005. — С. 39. — (Большая российская энциклопедия : [в 35 т.] / гл. ред. Ю. С. Осипов ; 2004—2017, т. 2). — ISBN 5-85270-330-3.
  • Зельдович Я. Б., Новиков И. Д. Строение и эволюция Вселенной. М., 1975.

Արտաքին հղումներ[խմբագրել | խմբագրել կոդը]

Ստացված է «https://hy.wikipedia.org/w/index.php?title=Հականյութ&oldid=9713020» էջից