Antiproton

Antimatter

Overview

Annihilation

Devices

• Particle accelerator
• Penningová past

Antičástice

• Positron
• Antiproton
• Antineutron

Použití

• Emise pozitronů Tomografie
• Palivo
• Zbraně

Vědecké orgány

• Spolupráce ALPHA
• ATHENA
• ATRAP
• CERN

Lidé

• Paul Dirac
• Carl Anderson
• Andrej Sacharov

edit

Antiproton (symbol p, vyslovuje se p-bar) je antičástice protonu. Antiproton je relativně stabilní, ale jeho životnost je obvykle krátká, protože při jakékoli srážce s protonem dojde k anihilaci obou částic ve výronu energie. V roce 1955 jej objevili fyzikové Emilio Segrè a Owen Chamberlain z Kalifornské univerzity v Berkeley, za což jim byla v roce 1959 udělena Nobelova cena za fyziku. V CERN ve švýcarské Ženevě a ve Fermilabu v Batavii ve státě Illinois se antiprotony běžně vyrábějí a používají pro vědecký výzkum.

AntiProton

Kvarková struktura protonu.

Klasifikace:

Baryon

Vlastnosti

Teoreticky se antiproton skládá ze dvou anti-up kvarků a jednoho anti-down kvarku, symbolizovaného jako uud.

Vlastnosti antiprotonu jsou podle předpovědi CPT symetrie přesně příbuzné vlastnostem protonu. Konkrétně CPT symetrie předpovídá, že hmotnost a doba života antiprotonu jsou stejné jako u protonu a elektrický náboj a magnetický moment antiprotonu mají opačné znaménko a stejnou velikost jako u protonu.

V polovině června 2006 se vědcům z CERN (Evropská organizace pro jaderný výzkum, francouzsky Organisation Européenne pour la Recherche Nucléaire) podařilo určit hmotnost antiprotonu, kterou naměřili 1 836,153674(5) krát hmotnější než elektron. To je přesně stejná hmotnost jako hmotnost „běžného“ protonu, jak bylo předpovězeno. Vznik antihmoty souvisí s otázkami, co se stalo v době kolem velkého třesku a proč v naší sluneční soustavě dnes zůstává tak malé množství antihmoty.

Umělá výroba

Pro vznik antiprotonů je zapotřebí energie odpovídající teplotě deseti bilionů K (1013 K), které ve většině přírodních podmínek není dosaženo. V CERN (Evropská organizace pro jaderný výzkum, francouzsky Organisation Européenne pour la Recherche Nucléaire) se však protony urychlují v protonovém synchrotronu (PS) na energii 26 GeV a poté se rozbíjejí o iridiovou tyč. Protony se od jader iridia odrážejí s dostatečnou energií, aby mohla vzniknout hmota. Vzniká řada částic a antičástic a antiprotony jsou odděleny pomocí magnetů ve vakuu.

Výskyt v přírodě

Antiprotony jsou v kosmickém záření detekovány již více než 25 let, nejprve pomocí experimentů v balónech a v poslední době pomocí satelitních detektorů. Standardní představa o jejich přítomnosti v kosmickém záření je, že vznikají při srážkách protonů kosmického záření s jádry v mezihvězdném prostředí prostřednictvím reakce:

p A → p p p A

Sekundární antiprotony (p) se pak šíří galaxií a jsou omezeny galaktickými magnetickými poli. Jejich energetické spektrum je modifikováno srážkami s jinými atomy v mezihvězdném prostředí a antiprotony mohou být také ztraceny „únikem“ z galaxie.

Energetické spektrum antiprotonů kosmického záření je nyní spolehlivě měřeno a je v souladu s tímto standardním obrazem produkce antiprotonů srážkami kosmického záření. Tím se stanoví horní hranice počtu antiprotonů, které by mohly vznikat exotickými způsoby, například z anihilace supersymetrických částic temné hmoty v galaxii nebo z vypařování prvotních černých děr. To také poskytuje spodní limit pro životnost antiprotonů, který činí přibližně jeden až deset milionů let. Vzhledem k tomu, že galaktická doba uložení antiprotonů je přibližně deset milionů let, vlastní doba rozpadu by změnila galaktickou dobu pobytu a zkreslila spektrum antiprotonů kosmického záření. To je podstatně přísnější než nejlepší laboratorní měření doby života antiprotonů:

• kolaboraceLEAR v CERN: 0,8 roku
• Penningova past na antiproton Gabrielse a spol.: 0,28 roku
• kolaboraceAPEX ve Fermilabu:

Experimentální detekce v kosmickém záření

Mezi nedávné experimenty pro detekci antiprotonů v kosmickém záření patří následující:

• BESS: balónový experiment, uskutečněný v letech 1993, 1995 a 1997.
• CAPRICE: experiment přenášený balónem, uskutečněný v roce 1994.
• HEAT: balónový experiment, let v roce 2000.
• AMS: kosmický experiment, prototyp letěl na raketoplánu v roce 1998, určen pro Mezinárodní kosmickou stanici, ale dosud nebyl vypuštěn.
• PAMELA: družicový experiment pro detekci kosmického záření a antihmoty z vesmíru, vypuštěn v červnu 2006.

Použití

Antiprotony se běžně vyrábějí ve Fermilabu pro fyzikální operace na urychlovači Tevatron, kde se srážejí s protony. Použití antiprotonů umožňuje dosáhnout vyšší průměrné energie srážek mezi kvarky a antikvarky, než by bylo možné při srážkách protonů s protony. Teoretický základ pro to spočívá v tom, že valenční kvarky v protonu a valenční antikvarky v antiprotonu mají tendenci nést největší část hybnosti protonu nebo antiprotonu.

Viz také

• Antihmota
• Elementární částice
• Pozitron
• Proton

Poznámky

• Forward, Robert L. 2001. Mirror Matter (Zrcadlová hmota): Pioneering Antimatter Physics (Průkopnická fyzika antihmoty). Lincoln, NE: Backinprint.com. ISBN 0595198171
• Fraser, Gordon. 2002. Antihmota: The Ultimate Mirror: The Ultimate Mirror. Cambridge, Velká Británie: Cambridge University Press. ISBN 0521893097
• Kondo, K. a S. Kim. 1994. 9th Topical Workshop on Proton-Antiproton Collider Physics [9. tematický seminář o fyzice urychlovače protonů a antiprotonů]. Frontier Science Series No. 11. Tokio, Japonsko: Universal Academy Press. ASIN B000RFVPI4
• Santilli, Ruggero Maria. 2006. Isodual Theory of Antimatter: with applications to Antigravity, Grand Unification and Cosmology (Fundamental Theories of Physics). New York, NY: Springer. ISBN 1402045174

Všechny odkazy vyhledány 6. dubna 2016.

• Antiproton váží na physicsworld.com.
• Zlaté výročí antiprotonu Science@BerkeleyLab. (Uvádí historii objevu antiprotonu.)
• Úvod do antiprotonového decelerátoru CERN.

Částice ve fyzice

elementární částice

Elementární fermiony: Kvarky: u – d – s – c – b – t – Leptony: e – μ – τ – νe – νμ – ντ
Elementární bosony: Gauge bosony: γ – g – W± – Z0 – Duchové

Kompozitní částice

Hadrony: Baryony(seznam)/Hyperony/Nukleony: p – n – Δ – Λ – Σ – Ξ – Ω – Ξb – Mezony(seznam)/Kvarkony: π – K – ρ – J/ψ – Υ
Ostatní: Atomové jádro – Atomy – Molekuly – Pozitronium

Hypotetické elementární částice

Superpartneři: Axino – Dilatino – Chargino – Gluino – Gravitino – Higgsino – Neutralino – Sfermion – Slepton – Squark
Jiné: Axion – Dilaton – Goldstoneův boson – Graviton – Higgsův boson – Tachyon – X – Y – W‘ – Z‘

Hypotetické složené částice

Exotické hadrony: Exotické baryony: Pentakvark – Exotické mezony: Glueball – Tetrakvark
Ostatní: Mezonová molekula

Kvazičástice

Davydovův soliton – Exciton – Magnon – Fonon – Plazmon – Polariton – Polaron

.