پادماده
From Wikipedia, the free encyclopedia
در فیزیک نوین پادماده (به انگلیسی: Antimatter) ماده ای است که ذرات بنیادین و زیراتمی سازنده آن، از ذراتی به نام پادذره (یا جفت کوانتومی ذرات عادی) تشکیل شدهاست. پادذرهها در مدل استاندارد، به مفهومی مخالف ذرات زیراتمی تشکیل دهنده مواد قلمداد میشوند. و در برابر ذرات معمولی قرار میگیرند. میزان بسیار اندکی از ذرات پاد ماده به شکل روزانه در آزمایشگاههای شتابدهنده ذرات تولید میشود. میزان پادماده تولید شده توسط این سامانهها یا در موارد طبیعی مانند برخورد اشعههای کیهانی با جو زمین، یا واپاشی هستهای از چند نانوگرم بیشتر نمیشود.[1] و در روشهای آزمایشگاهی از تمامی این تکنیکها برای ایجاد پاداتمها استفاده شدهاست. تاکنون به دلیل هزینه بسیار بالا، پیچیدگی تکنولوژیکی فراوان، و ناپایداری پادماده در مجاورت ماده، امکان ایجاد پادماده در اندازههای مایکروسکوپی فراهم نیامده است.
نابودی | ||
ابزارها | ||
کاربردها | ||
|
به لحاظ تئوری، یک ذره و پادذره مقابل آن (به عنوان مثال پروتون و پادپروتون) جرم یکسانی دارند، اما بار الکتریکی آنها مخالف یکدیگر است، همچنین دیگر اعداد و ویژگیهای کوانتومی آنها نیز با یکدیگر متفاوت است. به عنوان نمونه، یک پروتون بار مثبت دارد درحالی که پادپروتون دارای بار منفی است.
برخورد هر ذره با پادذره متقابلش (جفت کوانتومی اش) (به عنوان مثال میون با پادمیون) به نابودی هر دو ذره منجر میشود و نتیجه این واکنش کوانتومی، افزایش سطح فوتونهای پر انرژی(پرتو گاما) یا نوترینوها و در موارد معدودی ظهور جفتهای ذره-پادذره با جرم کمتر از ذرات اولیه در فیلد کوانتومی میشود. بیشترین میزان انرژی آزاد شده بر اثر نابودی ذرات، به شکل پرتوهای یونیزه کننده مانند گاما و ایکس نمود پیدا میکند. در صورت حضور مواد عادی در مجاورت این واکنش، حجم انرژی این تابشهای پر انرژی به شکل گرما یا نور تغییر یافته و جذب مواد عادی میشوند. میزان انرژی آزاد شده در اغلب موارد با جرم کلی نابود شده (جرم ماده و پادماده) نسبت مستقیم دارد و بر اساس رابطه همارزی جرم و انرژی () قابل اندازهگیری است.[2]
همانطور که از کنار هم قرار گرفتن ذرات زیراتمی عادی، اتمها و در نتیجهاش مواد عادی شکل میگیرند، ذرات زیراتمی پادماده نیز با هم دیگر ترکیب شده و منجر به ظهور پادماده میشوند. به عنوان مثال پوزیترون که پادذره الکترون در خانواده لپتونها محسوب میشود، میتواند در مجاورت یک پادپروتون تشکیل اتم پادهیدروژن را بدهند. تاکنون شرایط آزمایشگاهی امکان ایجاد هسته اتم پادهلیوم را فراهم کردهاست، که علاوه بر سختی فراوان این عمل، هسته این پادماده یکی از پیچیدهترین پادهستههایی بودهاست که تاکنون مشاهده شدهاست.[3] قوانین فیزیک تبیین میکنند که هستههای اتمی پادماده با پیچیدگیهای بسیار بالاتر که میتوانند به ایجاد جدول تناوبی پادمادهها (نقطه مقابل جدول تناوبی عناصر مواد عادی) منجر شود، امکانپذیر است.
شواهد بسیاری دال بر این هستند که کائنات قابل مشاهده تقریباً به شکل کامل از ماده عادی تشکیل شدهاست و این فرض که جهان از ترکیب یکسان ماده و پادماده تشکیل شدهاست اشتباه است.[4] مسئله عدم برابری میزان ماده و پادماده در جهان قابل مشاهده یکی از مسائل بزرگ حل نشده علم فیزیک است.