İçeriğe atla

Antihidrojen

Antihidrojen, bir antiproton ve bir pozitrondan oluşur.

Antihidrojen (
H
), hidrojenin antimadde karşılığıdır. Hidrojen atomu bir elektron ve protondan oluşurken, antihidrojen atomu bir pozitron ve antiprotondan oluşur. Bilim insanları antihidrojeni inceleyerek, baryon asimetrisi sorunu olarak bilinen gözlemlenebilir evrende neden antimaddeden daha fazla maddenin olduğu sorusuna ışık tutabileceğini ummaktadır.[1]

Antihidrojen, parçacık hızlandırıcılarda yapay olarak üretilir. NASA, 1999'da, 1 gram antihidrojen üretmek için 62.5 trilyon dolarlık (2019'da enflasyon ile 94 trilyon dolar) bir maliyet gerekeceğini tahmin ettiklerini açıkladı. Bu, antihidrojeni üretilmesi en pahalı malzeme yapmaktadır.[2] Üretim maliyeti, deney başına oldukça düşük verim ve bir parçacık hızlandırıcı kullanmanın yüksek fırsat maliyetinden kaynaklanmaktadır.

Özellikler

Antihidrojenin n = 1 ve n = 2 durumlarındaki enerji seviyeleri manyetik alanın bir fonksiyonu olarak gösterilmektedir. Dikey eksende, ağırlık merkezi enerji farkı, E1S–2S = 2,4661 × 1015 Hz bastırılmıştır. Noktalı dikey siyah çizgi, tuzağımızın manyetik minimumu olan 1,0327 T'deki alanı temsil eder (yukarıya bakın). Bu alanın yakınındaki enerji seviyelerinin ayrıntıları ve durum etiketleri şeklin sağında gösterilmektedir. Ket gösterimindeki ilk değer, pozitronun toplam açısal momentumunun projeksiyonunun kuantum sayısını, mL + mS'yi temsil eder; burada L, yörünge açısal momentumudur (S durumu için L = 0 ve P durumu için L = 1). , sırasıyla) ve S spindir (S = 1/2). Çift ok, antiprotonun dönüşünü (yukarı veya aşağı) gösterir. Başlangıçta hem 1Sc hem de 1Sd durumları manyetik tuzağımızda sıkışıp kalmıştır. Gri ok, 1Sc aşırı ince durumdaki anti-atomları ortadan kaldırmak ve 1Sd durumunda iki kat spin-polarize antihidrojen numunesi hazırlamak için mikrodalga ile çalıştırılan 1Sc → 1Sb geçişini gösterir. Kesintisiz ve kesikli kırmızı (mavi) oklar, kırmızı (mavi) −δ (+δ′) ayarını bozan lazer soğutma (ısıtma) için döngü geçişini gösterir. Mor ok, prob lazer uyarımının 2Pc– seviyesine kadar temsil eder. Yaklaşık 1 T'lik bir manyetik alandaki 2Pc durumunun, pozitron yukarı dönüşü (mL = 0, mS = +1/2) ve aşağı dönüşü (mL = +1, mS = –1/2)'nin bir süperpozisyonu olduğuna dikkat edin. ) belirtir. Bu süperpozisyon nedeniyle, 2Pc durumundan uyarımın kaldırılması üzerine, anti-atom ya orijinal 1Sd durumuna geri dönebilir ya da 1Sa durumuna etkili bir 'döndürme' geçişine uğrayabilir. İkinci durumda, anti-atom tuzaktan dışarı çıkmaya zorlanır ve yok olma sinyali aracılığıyla tespit edilir. Siyah oklar, 1Sd durumundan 2Sd durumuna kadar iki fotonlu uyarımı gösterir.

Antihidrojenin n = 1 ve n = 2 durumlarındaki enerji seviyeleri manyetik alanın bir fonksiyonu olarak gösterilmektedir. Dikey eksende, ağırlık merkezi enerji farkı, E1S–2S = 2,4661 × 1015 Hz bastırılmıştır. Noktalı dikey siyah çizgi, tuzağımızın manyetik minimumu olan 1,0327 T'deki alanı temsil eder (yukarıya bakın). Bu alanın yakınındaki enerji seviyelerinin ayrıntıları ve durum etiketleri şeklin sağında gösterilmektedir. Ket gösterimindeki ilk değer, pozitronun toplam açısal momentumunun projeksiyonunun kuantum sayısını, mL + mS'yi temsil eder; burada L, yörünge açısal momentumudur (S durumu için L = 0 ve P durumu için L = 1)., sırasıyla) ve S spindir (S = 1/2). Çift ok, antiprotonun dönüşünü (yukarı veya aşağı) gösterir. Başlangıçta hem 1Sc hem de 1Sd durumları manyetik tuzağımızda sıkışıp kalmıştır. Gri ok, 1Sc aşırı ince durumdaki anti-atomları ortadan kaldırmak ve 1Sd durumunda iki kat spin-polarize antihidrojen numunesi hazırlamak için mikrodalga ile çalıştırılan 1Sc → 1Sb geçişini gösterir. Kesintisiz ve kesikli kırmızı (mavi) oklar, kırmızı (mavi) −δ (+δ′) ayarını bozan lazer soğutma (ısıtma) için döngü geçişini gösterir. Mor ok, prob lazer uyarımının 2Pc– seviyesine kadar temsil eder. Yaklaşık 1 T'lik bir manyetik alandaki 2Pc durumunun, pozitron yukarı dönüşü (mL = 0, mS = +1/2) ve aşağı dönüşü (mL = +1, mS = –1/2)'nin bir süperpozisyonu olduğuna dikkat edin.) belirtir. Bu süperpozisyon nedeniyle, 2Pc durumundan uyarımın kaldırılması üzerine, anti-atom ya orijinal 1Sd durumuna geri dönebilir ya da 1Sa durumuna etkili bir 'döndürme' geçişine uğrayabilir. İkinci durumda, anti-atom tuzaktan dışarı çıkmaya zorlanır ve yok olma sinyali aracılığıyla tespit edilir. Siyah oklar, 1Sd durumundan 2Sd durumuna kadar iki fotonlu uyarımı göstjerir.inin CPT teoremi, antihidrojen atomlarının normal hidrojenin sahip olduğu birçok özelliğe; yani aynı kütle, manyetik moment ve atomik durum geçiş frekanslarına sahip olduğunu tahmin eder.[3] Örneğin, uyarılmış antihidrojen atomlarının normal hidrojen ile aynı renkte parlaması beklenir. Antihidrojen atomları, sıradan hidrojen atomları ile aynı büyüklükteki bir kuvvetle kütleçekimsel olarak diğer maddelere veya antimaddelere çekim göstermelidir.[4] Mümkün olmadığı düşünülen, ancak ampirik olarak kesin olarak çürütülmemiş, antimaddenin negatif kütleçekim kütlesine sahip olması teorisi eğer doğru ise, bu özellikler aynı olamaz (antimaddenin kütleçekim etkileşimine bakınız).[5]

Antihidrojen sıradan maddeyle temas ettiğinde, bileşenleri hızlı bir şekilde annihile edilir. Pozitron, gama ışınları üretmek için bir elektronla yok olur. Öte yandan, antiproton, nötronlarda veya protonlardaki kuarklarla birleşir ve hızlı bir şekilde müonlara, nötrinolara, pozitronlara ve elektronlara dönüşen yüksek enerjili piyonlarla sonuçlanan antikuarklardan oluşur. Eğer antihidrojen atomları mükemmel bir vakumda askıya alınmışsa, süresiz olarak annihile edilmeden durabilirler.

Bir antielement olarak, hidrojen ile tamamen aynı özelliklere sahip olması beklenir.[6] Örneğin, antihidrojen standart şartlar altında bir gaz olabilir ve anti suyu oluşturmak için antioksijen ile birleşir.

Ayrıca bakınız

Kaynakça

  1. ^ BBC News – Antimatter atoms are corralled even longer 4 Eylül 2017 tarihinde Wayback Machine sitesinde arşivlendi.. Bbc.co.uk. Retrieved on 2011-06-08.
  2. ^ "Reaching for the stars: Scientists examine using antimatter and fusion to propel future spacecraft". NASA. 12 Nisan 1999. 7 Ekim 2019 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 11 Haziran 2010. Antimatter is the most expensive substance on Earth 
  3. ^ Grossman, Lisa (2 Temmuz 2010). "The Coolest Antiprotons". Physical Review Focus. 26 (1). 4 Temmuz 2010 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 7 Ekim 2019. 
  4. ^ Reich, Eugenie Samuel (2010). "Antimatter held for questioning". Nature. 468 (7322). s. 355. Bibcode:2010Natur.468..355R. doi:10.1038/468355a. PMID 21085144. 
  5. ^ "Antihydrogen trapped for a thousand seconds". Technology Review. 2 Mayıs 2011. 14 Nisan 2015 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 7 Ekim 2019. 
  6. ^ Palmer, Jason (14 Mart 2012). "Antihydrogen undergoes its first-ever measurement". 7 Ekim 2019 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 7 Ekim 2019 – www.bbc.co.uk vasıtasıyla. 

Dış bağlantılar

  • Merrifield, Michael; Copeland, Ed. "Antihydrogen". Sixty Symbols. Brady Haran for the University of Nottingham. 24 Ağustos 2019 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 7 Ekim 2019. 

İlgili Araştırma Makaleleri

<span class="mw-page-title-main">Elektromanyetik radyasyon</span>

Elektromanyetik radyasyon, elektromanyetik ışınım, elektromanyetik dalga ya da elektromıknatıssal ışın bir vakum veya maddede kendi kendine yayılan dalgalar formunu alan bir olgudur. Elektromanyetik dalgalar, yüklü bir parçacığın ivmeli hareketi sonucu oluşan, birbirine dik elektrik ve manyetik alan bileşeni bulunan ve bu iki alanın oluşturduğu düzleme dik doğrultuda yayılan, yayılmaları için ortam gerekmeyen, boşlukta c ile yayılan enine dalgalardır. Elektromanyetik dalgalar, frekansına göre değişik tiplerde sınıflandırılmıştır. Bu tipler sırasıyla :

<span class="mw-page-title-main">Atom</span> tüm maddelerin kimyasal ve fiziksel özelliklerini taşıyan en küçük yapıtaşı

Atom veya ögecik, bilinen evrendeki tüm maddenin kimyasal ve fiziksel niteliklerini taşıyan en küçük yapı taşıdır. Atom Yunancada "bölünemez" anlamına gelen "atomos"tan türemiştir. Atomus sözcüğünü ortaya atan ilk kişi MÖ 440'lı yıllarda yaşamış Demokritos'tur. Gözle görülmesi imkânsız, çok küçük bir parçacıktır ve sadece taramalı tünelleme mikroskobu vb. ile incelenebilir. Bir atomda, çekirdeği saran negatif yüklü bir elektron bulutu vardır. Çekirdek ise pozitif yüklü protonlar ve yüksüz nötronlardan oluşur. Atomdaki proton sayısı elektron sayısına eşit olduğunda atom elektriksel olarak yüksüzdür. Elektron ve proton sayıları eşit değilse bu parçacık iyon olarak adlandırılır. İyonlar oldukça kararsız yapılardır ve yüksek enerjilerinden kurtulmak için ortamdaki başka iyon ve atomlarla etkileşime girerler.

<span class="mw-page-title-main">Elektron</span> Temel elektrik yüküne sahip atomaltı parçacık

Elektron, eksi bir temel elektrik yüküne sahip bir atomaltı parçacıktır. Lepton parçacık ailesinin ilk nesline aittir ve bileşenleri ya da bilinen bir alt yapıları olmadığından genellikle temel parçacıklar olarak düşünülürler. Kütleleri, protonların yaklaşık olarak 1/1836'sı kadardır. Kuantum mekaniği özellikleri arasında, indirgenmiş Planck sabiti (ħ) biriminde ifade edilen, yarım tam sayı değerinde içsel bir açısal momentum (spin) vardır. Fermiyon olmasından ötürü, Pauli dışarlama ilkesi gereğince iki elektron aynı kuantum durumunda bulunamaz. Temel parçacıkların tamamı gibi hem parçacık hem dalga özelliklerini gösterir ve bu sayede diğer parçacıklarla çarpışabilir ya da kırınabilirler.

<span class="mw-page-title-main">Elektron dizilimi</span>

Elektron dizilimi, atom fiziği ve kuantum kimyasında, bir atom ya da molekülün elektronlarının atomik ya da moleküler orbitallerdeki dağılımıdır. Örneğin Neon atomunun elektron dizilimi 1s2 2s2 2p6 olarak gösterilir.

Fizikte, kütle, Newton'un ikinci yasasından yararlanılarak tanımlandığında cismin herhangi bir kuvvet tarafından ivmelenmeye karşı gösterdiği dirençtir. Doğal olarak kütlesi olan bir cisim eylemsizliğe sahiptir. Kütleçekim kuramına göre, kütle kütleçekim etkileşmesinin büyüklüğünü de belirleyen bir çarpandır (parametredir) ve eşdeğerlik ilkesinden yola çıkılarak bir cismin kütlesi kütleçekimden elde edilebilir. Ama kütle ve ağırlık birbirinden farklı kavramlardır. Ağırlık cismin hangi cisim tarafından kütleçekime maruz kaldığına göre ve konumuna göre değişebilir.

<span class="mw-page-title-main">Nötron</span> Yüke sahip olmayan atomaltı parçacık

Nötron, sembolü n veya n⁰ olan, bir atomaltı ve nötr bir parçacıktır. Proton ile birlikte, atomun çekirdeğini meydana getirir. Bir yukarı ve iki aşağı kuark ve bunların arasındaki güçlü etkileşim sayesinde oluşur. Proton ve nötron yaklaşık olarak aynı kütleye sahiptir fakat nötron daha fazla kütleye sahiptir. Nötron ve protonun her ikisi nükleon olarak isimlendirilir. Nükleonların etkileşimleri ve özellikleri nükleer fizik tarafından açıklanır. Nötr hidrojen atomu dışında bütün atomların çekirdeklerinde nötron bulunur. Her atom farklı sayıda nötron bulundurabilir. Proton ve nötronlar, kuarklardan oluştukları için temel parçacık değildirler.

Süperiletkenlik, süperiletken adı verilen maddelerin karakteristik bir kritik sıcaklığın (Tc) altında derecelere soğutulmasıyla ortaya çıkan, maddenin elektriksel direncinin sıfır olması ve manyetik değişim alanlarının ortadan kalkması şeklinde görülen bir fenomendir. 8 Nisan 1911 tarihinde Hollandalı fizikçi Heike Kamerlingh Onnes tarafından keşfedilmiştir. Ferromanyetizma ve atomik spektrumlar gibi, süperiletkenlik kuantum mekaniğine girer. Karakteristik özelliklerini Meissner efektinden alır; süperiletken, süperiletkenlik durumuna geçerken bütün manyetik alan çizgilerini içeriden dışarıya atar. Meissner efektinin görülmesi de süperiletkenliğin klasik fizik tarafından mükemmel iletkenlik olarak tasvir edilmesini olanaksız hale getirir.

Antimadde, karşı madde veya karşıt madde, maddenin ters ikizi. Paul Dirac denklemiyle ortaya çıkarılmış ve daha sonraki gözlemlerle de varlığı doğrulanmıştır. Antimadde en basit hâliyle normal maddenin zıddıdır. Antimaddenin atomaltı parçacıkları, normal maddeye göre zıt özellikler taşımaktadır. Bu atomaltı parçacıkların elektrik yükleri, normal maddenin atomaltı parçacıklarının tam tersidir. Antimadde, Büyük Patlama'dan sonra normal maddeyle birlikte oluşmuştur; fakat sebebinin ne olduğunu bilim insanları tam anlamıyla bilemeseler de evrende oldukça nadir bulunmaktadır.

<span class="mw-page-title-main">Bohr modeli</span> bir atom modeli

Bohr atom modeli, Niels Henrik Bohr tarafından 1913 yılında, Rutherford atom modelinden yararlanılarak öne sürülmüştür.

<span class="mw-page-title-main">Enerji seviyesi</span>

Enerji seviyesi, atom çekirdeğinin etrafında katman katman biçiminde bulunan kısımların her biridir. Bu yörüngelerde elektronlar bulunur. Yörüngenin numarası; 1, 2, 3, 4, ... gibi sayı değerlerini alabilir. Yörünge numarasına baş kuantum sayısı da denir ve "n" ile gösterilir. Yörünge numarası ile yörüngenin çekirdeğe uzaklığı doğru orantılıdır.

Kütleçekimsel potansiyel enerji veya Kütleçekimsel enerji, bir kütlenin kütleçekimi alanında bulunduğu yerden dolayı sahip olduğu enerjidir. Cisimlerin hareket halinde olmadıkları durumlarda sahip oldukları enerjiye potansiyel enerji denir. Bir cisim yerden daha yüksek bir noktaya kaldırıldığında yer çekimine karşı bir iş yapar. Yapılan bu iş cisimde enerji olarak depolanır ve cismin iş yapabilecek duruma gelmesine neden olur. Potansiyel enerjinin simgesi Ep ve birimi jouledir.

Antiparçacıklar her parçacığın karşı parçacığı vardır..

<span class="mw-page-title-main">Manyeto optik tuzak</span>

Manyeto optik tuzak, soğuk, kapana kısılmış nötr örnekleri üretebilmek için lazer soğutma ve uzamsal olarak değişen bir manyetik alan kullanan bir cihazdır. Bir MOT'tan elde edilen sıcaklıklar, foton geri tepme sınırının iki veya üç katı olan atomik türe bağlı olarak birkaç mikrokelvin kadar düşük olabilir. Bununla birlikte, çözülmemiş aşırı ince yapıya sahip atomlar için, örneğin;bir MOT'nta elde edilen sıcaklık Doppler soğutimitinden den daha yüksek olacaktır.

<span class="mw-page-title-main">Radyasyon</span> Uzayda hareket eden dalgalar veya parçacıklar

Radyasyon veya ışınım, elektromanyetik dalgalar veya parçacıklar biçimindeki enerji yayımı ya da aktarımıdır. "Radyoaktif maddelerin alfa, beta, gama gibi ışınları yaymasına" veya "Uzayda yayılan herhangi bir elektromanyetik ışını meydana getiren unsurların tamamına" da radyasyon denir. Bir maddenin atom çekirdeğindeki nötronların sayısı, proton sayısına göre oldukça fazla veya oldukça az ise; bu tür maddeler kararsız bir yapı göstermekte ve çekirdeğindeki nötronlar alfa, beta, gama gibi çeşitli ışınlar yaymak suretiyle parçalanmaktadırlar. Çevresine bu şekilde ışın saçarak parçalanan maddelere radyoaktif madde denir.

<span class="mw-page-title-main">Enerji biçimleri</span>

Enerji biçimleri, iki ana grubu ayrılabilir: kinetik enerji ve potansiyel enerji. Diğer enerji türleri bu iki enerji türünün karışımdan elde edilir.

<span class="mw-page-title-main">Rydberg atomu</span>

Rydberg atomu çok yüksek temel nicem sayılı bir veya iki elektrona sahip bir uyarılmış atomdur Bu atomlar elektrik ve manyetik alana abartılı tepkiler vermeyi de içinde barındıran, uzun bozunma devri ve yaklaşık elektron dalgafonksiyonları, bazı şartlar altında çekirdekler etrafındaki elektronların klasik yörüngeleri gibi kendilerine has birçok özelliğe sahiptir. Çekirdek elektronları dış elektronları çekirdeğin elektrik alanından kalkanlar, öyle ki belirli bir mesafeden hidrojen atomundaki bir elektronun tecrübe ettiği gibi elektrik potansiyeli belirleyicidir.

<span class="mw-page-title-main">Negatif kütle</span>

Negatif kütle, teorik fizikte normal kütlenin zıt işaretlisi olan varsayımsal madde kavramıdır, örneğin -2 kg. Bu durum bir ya da daha fazla enerji koşulunu ihlal eder ve negatif kütle için çekimin kuvvet olması gerektiği ve pozitif yönlü ivmeye sahip olması gerektiği anlaşmazlığından kaynaklanan bazı garip özellikler gösterir. Negatif kütle, solucan deliği inşa etme gibi bazı kuramsal teorilerde kullanılır. Egzotik maddeye benzeyen en yakın bilinen örnek Casimir etkisi tarafından üretilen sözde negatif basınç yoğunluğunun alanıdır. Genel izafiyet teorisinin kütleçekimini ve pozitif, negatif enerji yüklerinin hareket yasasını iyi tanımlamasına rağmen negatif kütle dolayısıyla başka temel kuvvetleri içermez. Diğer yandan, standart model, temel parçacıkları ve diğer temel kuvvetleri iyi tanımlamasına ve kütleçekimi kütle merkezini ve eylemsizliği derinlemesine içermesine rağmen kütleçekimini içermez. Negatif kütlenin kavramının daha iyi anlaşılabilmesi için kütleçekimini açık bir şekilde ifade eden modelle birlikte diğer temel kuvvetler de gerekebilir.

<span class="mw-page-title-main">Antimadde roketi</span>

Antimadde roketi, güç kaynağı olarak antimadde kullanması önerilen bir roket sınıfıdır. Bu hedefi gerçekleştirmeye kalkışan birçok tasarım vardır. Bu tür roketlerin yararı madde-antimadde karışımının değişmez kütlesinin büyük bir kısmının antimadde roketlerinin diğer önerilen roket sınıflarından çok daha fazla enerji yoğunluğunun ve özgül itici kuvvetinin olmasını sağlayan enerjiye dönüşebilmesidir.

Antimaddenin maddeyle ya da antimaddeyle olan kütleçekimsel etkileşimi kesin olarak gözlemlenmemiştir. Fizikçiler arasında antimaddenin maddeyi ve antimaddeyi, iki maddenin birbirini çekme oranıyla aynı oranda çekeceğinde fikirbirliği vardır ve bunu deneysel olarak doğrulamak için büyük bir arzu duymaktadırlar.

<span class="mw-page-title-main">Antinötron</span> Nötronun karşıt parçacığı

Antinötron, nötrondan sadece bazı özelliklerinin eşit büyüklükte fakat zıt işarete sahip olması nedeniyle farklılık gösteren, nötronun antiparçacığıdır. Nötron ile aynı kütleye sahiptir ve net elektrik yükü yoktur, ancak karşıt baryon sayısına sahiptir. Bunun nedeni antinötronun antikuarklardan oluşması ve nötronların da kuarklardan oluşmasıdır. Antinötron, bir yukarı antiquark ve iki aşağı antikuarktan oluşur.


Bu sayfa, bu Vikipedi makalesine dayanmaktadır.
Metin, CC BY-SA 4.0 lisansı altında mevcuttur; ek koşullar uygulanabilir.
Görseller, videolar ve sesler kendi lisansları altında mevcuttur.