Antiproton

Antimatter

Overview

Annihilation

Devices

• Particle accelerator
• Penning trap

Antiparticule

• Positron
• Antiproton
• Antineutron

Utilizări

• Emisia de pozitroni Tomografie
• Combustibil
• Arme

Organisme științifice

• ALPHA Collaboration
• ATHENA
• ATRAP
• CERN

.

Persoane

• Paul Dirac
• Carl Anderson
• Andrei Saharov

edit

Un antiproton (simbol p, pronunțat p-bar) este antiparticula protonului. Un antiproton este relativ stabil, dar are de obicei o durată de viață scurtă, deoarece orice coliziune cu un proton va determina anihilarea ambelor particule într-o explozie de energie. Aceasta a fost descoperită în 1955 de către fizicienii Emilio Segrè și Owen Chamberlain de la Universitatea din California, Berkeley, pentru care au primit Premiul Nobel pentru Fizică în 1959. La CERN din Geneva, Elveția, și la Fermilab din Batavia, Illinois, antiprotonii sunt produși în mod curent și folosiți pentru cercetări științifice.

Antiproton

Structura quark a protonului.

Clasificare:

Baryon

Proprietăți

Teoretic, un antiproton este format din doi quarci anti-up și un quarc antidown, simbolizați ca uud.

Proprietățile antiprotonului sunt prezise de simetria CPT ca fiind exact legate de cele ale protonului. În special, simetria CPT prezice că masa și durata de viață a antiprotonului sunt identice cu cele ale protonului, iar sarcina electrică și momentul magnetic ale antiprotonului sunt de semn opus și de mărime egală cu cele ale protonului.

La mijlocul lunii iunie 2006, oamenii de știință de la CERN (Organizația Europeană pentru Cercetare Nucleară sau, în franceză, Organisation Européenne pour la Recherche Nucléaire) au reușit să determine masa antiprotonului, pe care au măsurat-o ca fiind de 1.836,153674(5) ori mai masivă decât cea a unui electron. Aceasta este exact aceeași cu masa unui proton „obișnuit”, așa cum s-a prezis. Formarea antimateriei este legată de întrebări legate de ceea ce s-a întâmplat în preajma Big Bang-ului și de ce o cantitate atât de mică de antimaterie rămâne astăzi în sistemul nostru solar.

Producție artificială

Formarea antiprotonilor necesită o energie echivalentă cu o temperatură de zece trilioane K (1013 K), care nu este atinsă în majoritatea condițiilor naturale. Cu toate acestea, la CERN (Organizația Europeană pentru Cercetări Nucleare sau, în franceză, Organisation Européenne pour la Recherche Nucléaire), protonii sunt accelerați în sincrotronul de protoni (PS) până la o energie de 26 GeV, iar apoi sunt zdrobiți într-o tijă de iridiu. Protonii ricoșează în nucleele de iridiu cu suficientă energie pentru ca materia să fie creată. Se formează o serie de particule și antiparticule, iar antiprotonii sunt separați cu ajutorul unor magneți în vid.

Occident în natură

Antiprotonii au fost detectați în razele cosmice de peste 25 de ani, mai întâi prin experimente cu baloane și, mai recent, prin detectoare bazate pe sateliți. Imaginea standard pentru prezența lor în razele cosmice este că ei sunt produși în coliziunile protonilor razelor cosmice cu nucleele din mediul interstelar, prin reacția:

p A → p p p p A

Antiprotonii secundari (p) se propagă apoi prin galaxie, confinați de câmpurile magnetice galactice. Spectrul lor energetic este modificat prin coliziuni cu alți atomi din mediul interstelar, iar antiprotonii pot fi, de asemenea, pierduți prin „scurgeri” din galaxie.

Spectrul energetic al antiprotonilor din razele cosmice este acum măsurat în mod fiabil și este în concordanță cu această imagine standard a producției de antiprotoni prin coliziuni de raze cosmice. Acest lucru stabilește limite superioare asupra numărului de antiprotoni care ar putea fi produși în moduri exotice, cum ar fi din anihilarea particulelor supersimetrice de materie întunecată din galaxie sau din evaporarea găurilor negre primordiale. Acest lucru oferă, de asemenea, o limită inferioară a duratei de viață a antiprotonilor de aproximativ unu până la zece milioane de ani. Deoarece timpul de stocare galactică a antiprotonilor este de aproximativ zece milioane de ani, o durată de viață intrinsecă de dezintegrare ar modifica timpul de rezidență galactic și ar distorsiona spectrul antiprotonilor din razele cosmice. Acest lucru este semnificativ mai strict decât cele mai bune măsurători de laborator ale duratei de viață a antiprotonilor:

• Colaborarea LEAR de la CERN: 0,8 ani
• Capcana Penning cu antihidrogen a lui Gabrielse et al: 0,28 ani
• Colaborarea APEX de la Fermilab: 50.000 de ani pentru p → μ- + X și 300.000 de ani pentru p → e- + γ

Detecția experimentală în razele cosmice

Experimentele recente pentru detecția antiprotonilor în razele cosmice includ următoarele:

• BESS: experiment purtat de un balon, desfășurat în 1993, 1995 și 1997.
• CAPRICE: experiment purtat de un balon, desfășurat în 1994.
• HEAT: experiment la bordul unui balon, zburat în 2000.
• AMS: experiment spațial, prototip zburat pe naveta spațială în 1998, destinat Stației Spațiale Internaționale, dar care nu a fost încă lansat.
• PAMELA: experiment prin satelit pentru detectarea razelor cosmice și a antimateriei din spațiu, lansat în iunie 2006.

Utilizări

Antiprotonii sunt produși în mod curent la Fermilab pentru operațiuni de fizică de coliziune în Tevatron, unde sunt ciocniți cu protoni. Utilizarea antiprotonilor permite obținerea unei energii medii mai mari a coliziunilor între quarci și antiquarci decât ar fi posibil în cazul coliziunilor proton-proton. Baza teoretică pentru acest lucru constă în faptul că quarcurile de valență din proton și antiquarcurile de valență din antiproton tind să transporte cea mai mare parte a impulsului protonului sau antiprotonului.

Vezi și

• Antimaterie
• Particulă elementară
• Positron
• Proton

Note

• Forward, Robert L. 2001. Mirror Matter: Pioneering Antimatter Physics. Lincoln, NE: Backinprint.com. ISBN 0595198171
• Fraser, Gordon. 2002. Antimateria: The Ultimate Mirror. Cambridge, Marea Britanie: Cambridge University Press. ISBN 0521893097
• Kondo, K., și S. Kim. 1994. 9th Topical Workshop on Proton-Antiproton Collider Physics. Frontier Science Series No. 11. Tokyo, Japonia: Universal Academy Press. ASIN B000RFVPI4
• Santilli, Ruggero Maria. 2006. Teoria izoduală a antimateriei: cu aplicații la Antigravitație, Marea Unificare și Cosmologie (Teorii fundamentale ale fizicii). New York, NY: Springer. ISBN 140204545174

Toate linkurile recuperate la 6 aprilie 2016.

• Antiprotonul cântărește în physicsworld.com.
• The Golden Anniversary of the Antiproton Science@BerkeleyLab. (Prezintă istoricul descoperirii antiprotonului.)
• Introduction to the Antiproton Decelerator CERN.

Particule în fizică

Particule elementare

Fermioni elementari: Quarci: u – d – s – s – c – b – t – Leptoni: e – μ – τ – τ – νe – νμ – ντ
Bosoni elementari: Bosoni gauge: γ – g – W± – Z0 – Fantome

Particule compozite

Hadroni: Barioni(listă)/Hiperoni/Nucleoni: p – n – Δ – Λ – Σ – Ξ – Ω – Ξb – Mezoni(listă)/Quarkoni: π – K – ρ – J/ψ – Υ
Alte: Nucleu atomic – Atomi – Molecule – Positroniu

Particule elementare ipotetice

Superparticule: Axino – Dilatino – Dilatino – Chargino – Gluino – Gravitino – Higgsino – Neutralino – Sfermion – Slepton – Squark
Alte: Axion – Dilaton – Boson Goldstone – Graviton – Boson Higgs – Tachyon – X – Y – W’ – Z’

Particule compozite ipotetice

Hadroni exotici: Baryoni exotici: Pentaquark – Mezonii exotici: Glueball – Tetraquark
Alte: Molecula mezonică

Quasiparticule

Solitonul lui Davydov – Exciton – Magnon – Fonon – Plasmon – Polariton – Polaron