Η Μεγάλη Έκρηξη και η Δυνατότητα Δημιουργίας Αντιύλης ! Όνομα : Ψάφος Αθανάσιος Α.Μ. : 5017

Τί «πιστεύουμε» για την Μεγάλη Έκρηξη; Οι επιστήμονες θεωρούν ότι κάθε γραμμάριο της ύλης ήταν συγκεντρωμένο σ’ ένα σημείο με τεράστια ενέργεια. Αυτό το εξαιρετικά ασταθές σημείο για κάποιο λόγο που δεν γνωρίζουμε, εξερράγη με αποτέλεσμα να δημιουργηθούν μετά από δισεκατομμύρια χρόνια οι γαλαξίες του κόσμου μας. Φανταστείτε ότι ήταν σαν μια βόμβα υδρογόνου η οποία κινείται με 300 m/s και στο κέντρο της η θερμοκρασία είναι 100 εκατομμύρια βαθμοί κελσίου.

«Η Μεγάλη Έκρηξη»!

Τι πιστεύουν οι Κοσμολόγοι; Αντίθετα οι κοσμολόγοι πιστεύουν ότι η ενέργεια που εκλύθηκε μετά τη μεγάλη έκρηξη διαδιδόταν με την ταχύτητα του φωτός (300.000 km/s) και υπολογίζουν ότι η θερμοκρασία του κόσμου ήταν 1000 τρισεκατομμύρια βαθμοί κελσίου σε ένα μικροσκοπικό μέρος του δευτερολέπτου μετά την μεγάλη έκρηξη. Ακόμα και οι πυρήνες καυτότερων αστεριών είναι πιο δροσεροί από αυτόν. Καθώς όμως ο κόσμος επεκτεινόταν, η ενέργεια έγινε όλο και περισσότερο αραιωμένη με αποτέλεσμα ο κόσμος να αρχίζει να ψύχεται.

Επεκτείμενος Κόσμος.. Η γρήγορη ψύξη επέτρεψε στην ύλη να διαμορφωθεί με το περασμα του χρόνου όπως την ξέρουμε σήμερα δηλαδή με τη μορφή πλανητών και κατ'επέκταση γαλαξιών.Περίπου ενα δέκατο του χιλιοστού του δευτερολέπτου μετά την μεγάλη έκρηξη διαμορφώθηκαν τα πρωτόνια και τα νετρόνια και αυτά με τη σειρά τους σε λίγα λεπτά διαμόρφωσαν τους πυρήνες ατόμων όπως του υδρογόνου και του ηλίου και εκατοντάδες χιλιάδες έτη αργότερα προστέθηκαν τα ηλεκτρόνια στους πυρήνες για να δημιουργηθούν τα πλήρη άτομα.

Γαλαξίες και Πλανήτες.. Περίπου ένα δισσεκατομμύριο έτη μετά τη μεγάλη έκρηξη η βαρύτητα ανάγκασε τα τεράστια σύννεφα αερίων να συλλέξουν τα άτομα αυτά δημιουργώντας τις συλλογές των αστεριών γνωστές ως γαλαξίες.Κατά τη διάρκεια των δισεκατομμυρίων ετών τα αστέρια “μαγειρεύουν” τα άτομα του υδρογόνου και του ηλίου στους πυρήνες τους για να κάνουν βαρύτερα στοιχεία όπως τον άνθρακα και το οξυγόνο.

Έπειτα τα αστέρια αυτά εκρήγνυνται στο διάστημα Έπειτα τα αστέρια αυτά εκρήγνυνται στο διάστημα.Η ύλη συμπυκνώνει στα αστέρια τους πλανήτες και τους δορυφόρους και δημιουργεί τα ηλιακά συστήματα.

Τι είναι η «Αντιύλη»; Για καθένα από τα βασικά σωματίδια ύλης, υπάρχει επίσης μια έκδοση «καθρέπτης» ή αντισωματίδιο στην οποία ορισμένες ιδιότητες όπως το φορτίο είναι αντεστραμμένες. Το κοινό ηλεκτρόνιο, για παράδειγμα, έχει αρνητικό φορτίο, ενώ το αντισωματίδιό του, που ονομάζεται ποζιτρόνιο, έχει θετικό φορτίο. Όμοια, το πρωτόνιο, που είναι θετικά φορτισμένο, διαθέτει ένα αρνητικά φορτισμένο αντισωματίδιο, το αντιπρωτόνιο. Όπως το πρωτόνιο, το αντιπρωτόνιο είναι ένα σύνθετο σωματίδιο, το οποίο αποτελείται όμως από τρία αντικουάρκ, με αντίθετα φορτία από αυτά των κουάρκ που αποτελούν το πρωτόνιο.

Πώς δημιουργούνται τα Αντισωματίδια; Τα αντισωματίδια δημιουργούνται στην ενεργητική διαδικασία μαζί με τα σωματίδια, όποτε δημιουργείται ένα σωματίδιο, πρέπει να δημιουργηθεί και ένα αντισωματίδιο. Αυτό σημαίνει ότι πρέπει να υπάρχει αρχική ενέργεια αρκετή για να δημιουργηθεί η μάζα του σωματιδίου και του αντισωματιδίου, σύμφωνα με την εξίσωση E=mc2. Έτσι, μπορούν να δημιουργηθούν όλα τα ζεύγη σωματιδίου - αντισωματιδίου, εάν υπάρχει αρκετή ενέργεια.

Ζεύγη «Σωματιδίου – Αντισωματιδίου» Τα ζεύγη σωματιδίου - αντισωματιδίου δημιουργούνται όταν γίνονται συγκρούσεις σωματιδίων, όπως οι συγκρούσεις κοσμικών ακτίνων στην ατμόσφαιρα. Τα ποζιτρόνια (αντιηλεκτρόνια) τα οποία δημιουργήθηκαν με αυτό τον τρόπο στις αλληλεπιδράσεις κοσμικών ακτίνων ήταν τα πρώτα αντισωματίδια που παρατηρήθηκαν στη φύση. Όταν ένα σωματίδιο συναντηθεί με το αντισωματίδιό του σύντομα εξαφανίζονται δημιουργώντας μια έκρηξη καθαρής ενέργειας, μια διαδικασία που ονομάζεται εξαύλωση. Η ενέργεια που αποδεσμεύεται είναι ίση με τη συνολική ενέργεια του εξαϋλωμένου ζεύγους σωματιδίων, συν τη ενέργεια μάζας, όπως αυτή δίνεται από την εξίσωση E=mc2.

Είναι εφικτή η δημιουργία «Αντιύλης»; Κατά τη διάρκεια των προηγούμενων 20 ετών οι επιστήμονες στο Κέντρο Πυρηνικών Μελετών και Ερευνών (CERN) έχουν χρησιμοποιήσει τα αντισωμάτια με πολλούς διαφορετικούς τρόπους για την καθημερινή εργασία τους. Τα αντισωμάτια μπορούν να παραχθούν από τα συγκρουόμενα υποατομικά μόρια. Πριν παραδοθούν στα διάφορα πειράματα φυσικής, πρέπει να απομονωθούν, να συλλεχθούν και να αποθηκευτούν προκειμένου να συντονιστεί η ενέργειά τους στο κατάλληλο επίπεδο.

Τι συμβαίνει στο CERN; Πολύ σύντομα θα λειτουργεί στο Κέντρο Πυρηνικών Μελετών και Ερευνών (CERN) ο πρώτος επιβραδυντής αντιπρωτονίων (AD) , ο οποίος θα παράγει χαμηλά ενεργειακά αντιπρωτόνια που απαιτούνται για μια σειρά μελετών, συμπεριλαμβανομένης και της σύνθεσης ατόμων αντιυδρογόνου. Τρία πειράματα έχουν εγκατασταθεί στην αίθουσα του επιβραδυντή αντιπρωτονίων. Αυτά είναι τα: ATHENA ” Πειράματα παραγωγής και ακρίβειας αντιυδρογόνου”, ATRAP “Κρύο αντιυδρογόνο για Φασματοσκοπία Laser ακριβείας” ASACUSA “Ατομική Φασματοσκοπία και συγκρούσεις που χρησιμοποιούν αργά αντιπρωτόνια.”

ATHENA και ATRAP Στόχος των ATHENA και ATRAP είναι να παραγάγουν αντιυδρογόνα στις παγίδες, σε συνδυασμό με τα αντιπρωτόνια που παραδίδονται από τον AD και με τα ποζιτρόνια που εκπέμπονται από μια ραδιενεργό πηγή. Χρησιμοποιώντας τη φασματοσκοπία Laser, οι δύο συνεργασίες στοχεύουν να συγκρίνουν με μεγάλη ακρίβεια τα ενεργειακά επίπεδα των ατόμων υδρογόνου και αντιυδρογόνου. Αυτό θα παράσχει μια δοκιμή σε μια από τις θεμελιώδεις συμμετρίες της φύσης, γνωστές από τους φυσικούς ως θεώρημα CPT.

ASACUSA Αφ' ετέρου το πείραμα ASACUSA, θα συνθέσει τα "εξωτικά" άτομα, στα οποία ένα ηλεκτρόνιο αντικαθίσταται από ένα αντιπρωτόνιο. Η ακριβής φασματοσκοπία αυτών των "εξωτικών" ατόμων αναμένεται να αποκαλύψει μέρη των πληροφοριών για τη συμπεριφορά των ατομικών συστημάτων.

Η Αντιύλη ως μορφή ενέργειας Με την αντιύλη, θα μπορούσαμε να εκμεταλλευτούμε το σύνολο της ισοδύναμης ενέργειας της ύλης, αντί για τα μικρά ποσοστά που δίνουν η χημική ενέργεια ή οι πυρηνικές αντιδράσεις που χρησιμοποιούνται σήμερα. Η αντίδραση 1 kg αντιύλης με 1 kg ύλης θα παρήγαγε 1.8×1017 J ενέργειας (σύμφωνα με την εξίσωση E=mc2). Σε αντίθεση, η καύση ενός χιλιόγραμμου πετρελαίου παράγει 4.2×107 J και η πυρηνική σύντηξη ενός χιλιόγραμμου υδρογόνου θα παρήγαγε 2.6×1015 J.

Βιβλιογραφία και Πηγές Εικόνων http://www.wikipedia.org/big_bang http://www.cern.ch/antimatter http://www.wikipedia.org/antimatter