¿Cómo se crea la antimateria?

La antimateria se crea en el CERN con mucha frecuencia, pero existe por intervalos de tiempo muy pequeños.

Cuando se exprime suficiente energía en un espacio muy pequeño, como durante las colisiones de partículas de alta energía en el CERN, se producen espontáneamente pares de partículas-antipartículas. La energía dada a las partículas aceleradas tiene que ser al menos equivalente a la masa de las nuevas partículas para que esto ocurra; Cuanta más energía se ponga en colisiones de partículas, más masivas serán las partículas y las antipartículas que se pueden producir.

Cuando la energía se transforma en masa, tanto la materia como la antimateria se crean en cantidades iguales.

La antimateria se produce en muchos experimentos en el CERN. En las colisiones en el Gran Colisionador de Hadrones, las antipartículas que se producen no pueden quedar atrapadas debido a su gran energía: se aniquilan sin causar daño en los detectores. El desacelerador antiprotón en el CERN produce antiprotones mucho más lentos que pueden quedar atrapados. Estos antiprotones se pueden estudiar para explorar preguntas como: ¿caen las antipartículas hacia arriba?

Fuentes: Ángeles y demonios: la ciencia detrás de la historia

De la energía. Hay muchas posibilidades

Si tiene una fuente de rayos gamma con energías significativamente mayores a 1.022 MeV, puede golpearlos (idealmente) para obtener “producción de pares” (un gamma puede convertirse en un electrón y un positrón antimateria, liberando el impulso desequilibrado en un núcleo principal).

De lo contrario, puede acelerar partículas cargadas como electrones o protones hasta que tengan más energía cinética que el doble de la masa en reposo (veces [matemática] c ^ 2 [/ matemática]) de la antipartícula que le gustaría hacer; como siempre, debe hacer la partícula correspondiente al mismo tiempo que la antipartícula, para equilibrar las propiedades conservadas.

La parte difícil es recolectar las antipartículas y capturarlas en algún tipo de dispositivo que les impide encontrar su “otra mitad” y aniquilarlas. Pero no preguntaste por eso.

Querido amigo ,

Hacer antimateria

• Sobre el CERN
• Antimateria Fabricación de antimateria Envoltura de antimateria

No encontramos antimateria a nuestro alrededor; para estudiar la antimateria debe hacerse.

Transformando energía en masa

Cuando se exprime suficiente energía en un espacio muy pequeño, como durante las colisiones de partículas de alta energía en el CERN, se producen espontáneamente pares de partículas-antipartículas. La energía dada a las partículas aceleradas tiene que ser al menos equivalente a la masa de las nuevas partículas para que esto ocurra; Cuanta más energía se ponga en colisiones de partículas, más masivas serán las partículas y las antipartículas que se pueden producir.

Cuando la energía se transforma en masa, tanto la materia como la antimateria se crean en cantidades iguales.

Esta es una imagen generada por computadora de una aniquilación real de antihidrógeno en el experimento ATHENA en el CERN en 2002. La aniquilación antiprotón produce cuatro partículas cargadas (líneas amarillas) que se registran en el detector (bloques amarillo y rosa). El positrón se aniquila para producir rayos gamma consecutivos (rojo). »Versión más grande

Antimateria en el CERN

La antimateria se produce en muchos experimentos en el CERN. En las colisiones en el Gran Colisionador de Hadrones, las antipartículas que se producen no pueden quedar atrapadas debido a su gran energía: se aniquilan sin causar daño en los detectores. El desacelerador antiprotón en el CERN produce antiprotones mucho más lentos que pueden quedar atrapados. Estos antiprotones se pueden estudiar para explorar preguntas como: ¿caen las antipartículas hacia arriba?

Producción de antimateria en la práctica

En el CERN, los protones con una energía de 26 GeV (aproximadamente 30 veces su masa en reposo) colisionan con núcleos dentro de un cilindro de metal llamado objetivo. Alrededor de cuatro pares protón-antiprotón se producen en cada millón de colisiones. Los antiprotones se separan de otras partículas mediante campos magnéticos y se guían al Desacelerador de antiprotones, donde se reducen del 96% al 10% de la velocidad de la luz. Son expulsados ​​y corren a través de tubos de rayos en experimentos para ser atrapados y almacenados.

¡Tu cuerpo emite antimateria!

¡El cuerpo de una persona que pesa 80 kg emite 180 positrones por hora! Esto proviene de la descomposición del potasio-40, un isótopo natural que se ingiere al beber agua, comer y respirar.

Imagen: © sciencephoto.com, reproducida con permiso.

Pequeñas cantidades muy pequeñas

Incluso si el CERN usara sus aceleradores solo para fabricar antimateria, no podría producir más de aproximadamente una milmillonésima parte de un gramo por año. Por lo tanto, hacer 1 g de antimateria, la cantidad hecha por Vetra en la película, tomaría alrededor de mil millones de años.

La cantidad total de antimateria producida en la historia del CERN es inferior a 10 nanogramos, que contiene solo la energía suficiente para alimentar una bombilla de 60 W durante 4 horas.

El costo de la antimateria

La eficiencia de la producción y el almacenamiento de antimateria es muy baja. Se requieren aproximadamente mil millones de veces más energía para fabricar antimateria que la que finalmente está contenida en su masa. Usando E = mc

2

, encontramos que 1 gramo de antimateria contiene:

0.001 kg x (300,000,000 m / s)

2

= 90,000 GJ = 25 millones de kWh

Teniendo en cuenta la baja eficiencia de producción, ¡necesitaría 25 millones de millones de kWh para producir un solo gramo! ¡Incluso a un precio de descuento para la energía eléctrica, esto costaría más de un millón de millones de euros!

Espero que tengas la respuesta.

Buena suerte .

Tengo un espectrómetro de rayos gamma que usa un cristal de NaI y no es difícil detectar el llamado pico de aniquilación que resulta de la producción de pares de electrones-positrones. La producción de pares puede ocurrir cuando un rayo gamma con al menos 1022 Kev golpea el detector. 1022 Kev es el doble de la masa de electrones de 511 Kev y tiene que haber suficiente energía para crear un electrón y un positrón, de ahí el nombre de “producción de pares”. Por cierto, si hay energía cinética residual, el electrón y el positrón se disparan en direcciones opuestas, por lo que el electrón que se aniquila es diferente al creado durante la producción del par. ¡Es solo un pequeño electrón inocente en el área ocupándose de sus propios asuntos y de repente ZAP!

Una forma es dejar que la naturaleza lo haga por usted, mediante la emisión de positrones. Obtenga el radionucleido correcto y espere a que emita algunos positrones (también conocidos como antielectrones).

Las antipartículas (como los antiprotones) se crean artificialmente durante colisiones energéticas de partículas ordinarias entre sí. Algunas antipartículas (positrones) también son accesibles debido a cierta forma de desintegración radiactiva. Otro problema es la producción de antiatomos a partir de antipartículas (producción de antihidrógeno). Esto se hace en trampas electromagnéticas especialmente diseñadas, donde los antiprotones y los positrones, inicialmente ralentizados y enfriados, se combinan entre sí. La mejor manera de profundizar es leer sobre el experimento Alpha en el CERN.

Cuando dos partículas colisionan a energías muy altas, lo que significa que se dirigen entre sí a velocidades muy rápidas, se crean partículas adicionales a partir de su energía cinética. Una opción es crear un par de partículas: una materia y una antimateria. Por ejemplo, el par más común para crear es el electrón y el positrón. Los positrones son anti-electrones. Otro podría ser un protón y un antiprotón. Estas colisiones se crean en aceleradores o en el espacio. Hay aceleradores de partículas naturales en el espacio.

Tl; dr antimateria se crea en colisiones de partículas.

Leí que un isótopo de potasio emite una partícula de antimateria cuando se descompone y este isótopo está presente en los plátanos. Sin embargo, no creo que nadie tenga una buena manera de recolectar y almacenar esta antimateria.

Diez cosas que quizás no sabías sobre la antimateria

Con los aceleradores de partículas, cuando se juntan partículas, a veces se puede crear un par de partículas anti partículas. Si puedes aislarlos, entonces tienes algo antimateria. Este método es extremadamente ineficiente y llevará millones de años producir una cantidad que sea incluso visible a simple vista.

Podría sintetizar un radioisótopo, como F-18 o C-11, que se desintegra por la desintegración beta positiva (positrón). Creo que esto es lo que usaron para la tomografía por emisión de positrones (PET) cuando trabajaba en Brookhaven Lab. Sin embargo, C-11 o F-18 no dura demasiado.

En realidad, hay muchas formas en que se puede crear la antimateria y la descomposición de neutrones es una y la colisión de partículas de alta energía es otro, otro método más y el que me interesa es invertir el momento angular de las partículas. Mi opinión personal es que la humanidad está muy cerca de resolver este problema y esto se utilizará para suministrar energía a las masas.

Obtenga uranio o torio y déjelo en un núcleo pequeño como compuestos de hidrógeno, berilio o carbono. Cuando sus núcleos de helio eyectados se fusionan con estos últimos, escupen neutrones que después de varios minutos se descomponen en antineutrinos.