Антиматерия и Ативещество

План реферата Введение 3 Антивещество 3 Антиматерия 1. Пустота 2. Микромир 83.3. Мир 4. Макромир . 10 Заключение . 12 Список использованной литературы 1. Введение Материя имеет и сложное структурное строение. На основе достижений современной науки мы можем указать некоторые ее виды и структурные уровни.

Известно, что до конца XIX в. естествознание не шло дальше молекул и атомов. С открытием радиоактивности электронов начался прорыв физики в более глубокие области материи. В настоящее время физикой открыто множество различных элементарных частиц. Оказалось, что каждая частица имеет свой антипод - античастицу, имеющую с ней одинаковую массу, но противоположный заряд и т.д. Нейтральные частицы также имеют свои античастицы.

Частицы и античастицы, взаимодействуя, аннигилируют, т.е. исчезают, превращаясь в другие частицы. Например, электрон и позитрон, аннигилируя, превращаются в два фотона. Симметричность элементарных частиц позволяет высказать предположение о возможности существования антимира, состоящего из античастиц, антиатомов и антивещества. Причем все законы, действующие в антимире, должны быть аналогичными законам нашего мира.

Основных видов материи три, к которым относятся вещество, антивещество и поле. 2. Антивещество. Антивещество - материя, построенная из античастиц. Существование античастиц было впервые предсказано в 1930 году английским физиком П.Дираком. Из уравнения Дирака для релятивистского электрона следовало второе решение для его двойника, имеющего ту же массу и положительный электрический заряд.

В то же время была известна лишь одна положительно заряженная частица - протон, резко отличавшийся по своим свойствам от электрона. Теоретики стали придумывать хитроумные объяснения этих различий, но вскоре выяснилось, что протон не имеет ничего общего с частицей, предсказанной Дираком. В 1932 году положительно заряженные позитроны обнаружил в космических лучах американский физик К. Андерсон. Это открытие явилось блестящим подтверждением теории

Дирака. В 1955 году на новом ускорителе в Беркли Э. Сегре, О. Чемберлен и другие обнаружили антипротоны, рожденные в столкновении протонов с ядрами медной мишени. До этого протон с отрицательным зарядом долго и безуспешно разыскивался в космических лучах. В 1956 году был открыт и антинейтрон. Сейчас известно уже множество частиц, и почти всем им соответствуют античастицы. Частицы и античастицы имеют одинаковую массу, время жизни, спин, но различаются знаками

всех зарядов электрического, барионного, лептонного и т. д. Это следует из общих принципов квантовой теории поля и подтверждается надежными экспериментальными данными. В 1965 году на ускорителе в США был получен антидейтрон. В 1969 году в Протвино на ускорителе Института физики высоких энергий советские физики открыли ядра антигелия-3, состоящие из двух антипротонов и антинейтрона.

Затем были открыты и ядра антитрития - тяжелого антиводорода, состоящие из одного антипротона и двух антинейтронов. В принципе можно представить себе и антиатомы, и даже большие скопления антивещества. Свидетельством присутствия антивещества во Вселенной было мощное аннигиляционное излучение, приходящее из областей соприкосновения вещества с антивеществом. Ведь аннигиляция только 1 грамма вещества и антивещества приводит к выделению 10 14

Дж энергии, что эквивалентно взрыву средней атомной бомбы в 10 килотонн. Однако астрофизика таких данных пока не имеет, и даже в космических лучах антипротоны встречаются довольно редко. Сейчас уже практически нет сомнений, что Вселенная в основном состоит из обычного вещества. Но так было не всегда. На ранней стадии развития Вселенной при очень больших температурах около 1013 К количество частиц и античастиц почти совпадало на большое количество антипротонов примерно на каждые

несколько миллиардов приходилось столько же протонов и еще один лишний протон. В дальнейшем при остывании Вселенной все частицы и античастицы проаннигилировали, породив в конечном итоге фотоны, а из ничтожного в прошлом избытка частиц возникло все, что нас теперь окружает. Аннигиляционные фотоны, постепенно охлаждаясь, дожили до наших дней в виде реликтового излучения. Отношение современной плотности протонов к плотности реликтовых фотонов 10 -9 и дало сведения о величине

избытка частиц над античастицами в прошлом. Если бы этого избытка не было, то произошла бы полная взаимная аннигиляция частиц и античастиц и в результате возникла бы довольно унылая Вселенная, заполненная холодным фотонным газом. 3. Антиматерия На основе теории физического пространства М.Г.Гаджиева В 1921 году в статье Геометрия и опыт

А.Эйнштейн писал Гравитационное поле обладает такими свойствами, как если бы кроме весомых масс оно создавалось равномерно распределенной в пространстве плотностью массы имеющей отрицательный знак. Так как эта фиктивная масса очень мала, то ее можно заметить только в случае очень больших гравирующих систем. Фиктивная масса компенсировала гравитационное сжатие Вселенной, т.е. обосновывала ее стационарность. В связи с тем, что к идее фиктивной массы

Эйнштейна привел поиск физического смысла космологической постоянной в уравнениях теории относительности, то он и не связывал с ней все остальные проблемы физики. Но если бы в поисках единой теории поля он вернулся к этой идее, то многие общие и частные проблемы физики, не решенные до сих пор, могли получить единообразное и естественное объяснение.Во-первых - существование материи с положительной плотностью и фиктивной массы с отрицательной плотностью

означает, что Вселенную можно рассматривать как двухкомпонентную среду. Причем, наиболее естественным количественным соотношением между компонентами с противоположными свойствами является равенство абсолютных значений плотностей. Тогда средняя плотность Вселенной будет равна нулю и не возникает проблемы о происхождении и количестве материи. Во вторых - если распространение света связать с распространением возмущений в фиктивной массе,

то, очевидно, что ограниченность скорости света является не свойством геометрии пространства, а характеристикой фиктивной массы. А так как в любой физической среде распространение возмущений, которое описывается волновыми уравнениями, не зависит от течения, которое удовлетворяет уравнениям движения Эйлера, то очевиден отрицательный результат опытов Майкельсона-Морли по обнаружению эфирного ветра. Течение эфира не может существенно изменить характер

и скорость распространения волн плотности.В третьих - поток любой среды например воздуха, воды оказывает на материальные тела давление пропорциональное плотности. В том случае, когда плотность среды отрицательная, это давление превращается в силу притяжения. Следовательно, если материальное тело может излучать среду с отрицательной плотностью, то она будет оказывать гравитационное воздействие на окружающие тела.

Таким образом, идея о фиктивной массе позволяет по-новому и более естественно объяснять некоторые известные физические явления и эксперименты. Для того чтобы охватить все явления, очевидно, необходимо построить модель Вселенной с фиктивной массой, которая опирается на минимальный набор гипотез. Такая модель далее называется моделью физического пространства. Понятно, что в этой модели речь идет уже не о фиктивной массе, а о реальной среде, которой необходимо

подобрать соответствующее название, например, антиматерия. Такое название возможно по аналогии с тем, что с термином материя ассоциируется среда с положительной плотностью, которая называется также и веществом. Термин антиматерия обычно используют для названия античастиц, которые имеют положительную массу. Термин антиматерия является наиболее приемлемым для обозначения равномерно распределенной в пространстве среды с отрицательной плотностью и с теми свойствами, о которых

речь пойдет ниже.Основу модели физического пространства составляют две дополняющие друг друга гипотезы, смысл которых состоит в обеспечении образования и сохранения материи без привлечения неопределенной энергии и третьих сил.Гипотеза симметрии В пространстве существуют только две среды, одна из которых имеет положительную плотность r m и называется материей, а другая имеет отрицательную плотность ra-r m и называется антиматерией. Эти среды состоят из неделимых частиц, которые образуются или исчезают

аннигилируют парами.Современное представление о Вселенной предполагает существование в пространстве только одной среды - материи и множества различных полей, природа которых в большинстве случаев неизвестна например гравитационное или магнитное поле, вакуум и т.д В принципе, можно постулировать любое количество различных сред, заполняющих пространство. Главный смысл гипотезы симметрии состоит в предположении о том, что для описания всех явлений реального

мира достаточно именно двух сред или полей. В соответствии с гипотезой симметрии имеет место количественная эквивалентность между средами, которая обеспечивается парностью образования исчезновения и неделимостью частиц. А это означает, что не возникает вопроса о происхождении материи и антиматерии, так как две частицы с противоположными характеристиками, могут возникать из ничего, т.е. из пустоты. Эта возможность требует причинного обоснования, которой, кстати, нет в теории

Большого взрыва. Избежать необходимости внешнего воздействия можно, предположив, что пустота в физическом пространстве неустойчива, т.е. любой образующийся в результате аннигиляции частиц объем пустоты становится источником материи и антиматерии.Образование и аннигиляция пар частиц не объясняет длительного существования материи во Вселенной. По гипотезе симметрии обе среды равноправны, из каждой из них можно построить свой мир, подобно миру и антимиру, но длительное существование этих миров невозможно, т.к. образование

пар частиц может происходить с такой же интенсивностью, что и их аннигиляция. Эта неопределенность, а также реальность окружающего мира, обосновывают необходимость еще одной гипотезы.Гипотеза асимметрии Неделимые частицы антиматерии образуют непрерывную среду, которая заполняет пространство, а неделимые частицы материи объединяются в элементарные частицы.В окружающей антиматерии сохраняется не любое количество объединившихся частиц материи, а существует

дискретный ряд чисел, который определяется волновыми свойствами антиматерии и соответствует известному ряду элементарных частиц. Материя, которая состоит из элементарных частиц, существует только на волнах антиматерии. Для аннигиляции необходимо лишить материю ее несущей волны. Это и происходит при столкновении частицы и античастицы, несущие волны которых равны по величине и противоположны по фазам, т.е. исчезают при наложении.

Реальным способом, который обеспечивает сохранение и распространение элементарных частиц, является возбуждение волн в окружающей антиматерии в процессе их образования. Следовательно, этот процесс имеет волновую природу и является поверхностным по отношению к пустоте, т.е. образование материи и антиматерии происходит на поверхности пустоты. Учитывая, что размеры пустоты конечные, то и сингулярности в данной модели не имеют места.

Известно, что каждая элементарная частица материи имеет свою античастицу. При их аннигиляции в соответствии с законом сохранения массы, образуется эквивалентное по массе количество элементарных частиц. Но действие закона сохранения массы в физике не определено, т.к. процессы аннигиляции и образования элементарных частиц разнесены во времени, а механизм передачи количественной информации неизвестен. В рассматриваемой модели частицы и античастицы при столкновении распадаются, аннигилируют

с окружающей антиматерией, и образуется определенный объем пустоты, который затем переходит в эквивалентное количество материи и антиматерии. В этом состоит принцип действия закона сохранения массы. 3.1 Пустота Что такое пустота В настоящей модели, где материя существует только в антиматерии и благодаря ей, под пустотой понимается ограниченная область в пространстве, где нет ни материи, ни антиматерии. Пустота неустойчива в том смысле, что на ее поверхности, граничащей с окружающей антиматерией, происходит

волновой процесс образования материи и антиматерии. Т.е. пустота постоянно выгорает подобно любому другому топливу и является источником энергии во Вселенной. Образование пустоты связано с аннигиляцией материи и антиматерии. Причем, чем больше аннигилирующие массы, тем больше образующийся объем пустоты. Типичным примером пустоты является шаровая молния, которая образуется при аннигиляции разнозаряженных

частиц и постепенно выгорает по поверхности. По такому же принципу устроены и звезды, разница только в объемах, интенсивности процесса горения, размерах и структуре слоя материи на поверхности пустоты. Очевидной особенностью пустоты является то, что она не обладает массой. Поэтому ее перемещение в пространстве определяется массой поверхностного слоя материи и течением окружающей антиматерии.Из гипотез модели следует, что материя во всех ее проявлениях существует в пространстве,

заполненном антиматерией, т.е. в физическом пространстве. Свободные и вынужденные колебания, излучение и течение антиматерии объясняют такие явления, как свет, атом, магнетизм, инерция, гравитация, скрытая масса, и др о которых в настоящее время доподлинно известно только то, что они существуют. По этому поводу Эйнштейн писал, что требование сведения явлений к физическим причинам выдвигаются пока еще не достаточно требовательно и будущим поколениям эта нетребовательность

покажется непонятной.Применение физической модели Вселенной к трактовке различных явлений реального мира является увлекательным занятием, как и вс новое. Но в ограниченном объеме публикации это можно продемонстрировать только на примерах, в которых проявляются различные свойства физического пространства. 3.2. МикромирИз волнового характера процесса горения пустоты, когда на поверхности одновременно образуются элементарные частицы и возбуждаются волны колебания плотности

антиматерии, следует, что известная корпускулярно-волновая природа элементарных частиц не является выбором между волной и частицей, а представляет собой движение частиц одной среды материи на волнах другой среды антиматерии. Причем, длина волны количественно характеризует элементарную частицу, т.к. она ограничивает ее размеры.Распространение элементарных частиц в пространстве со скоростью света означает, что скорость света - это скорость распространения возмущений в антиматерии.

Следовательно, уравнение состояния антиматерии имеет вид P c2r, где P и r - давление и плотность в антиматерии. Если учесть, что для материи справедливо уравнение Эйнштейна Ec2m , где E и m - энергия и масса, то получается, что материя и антиматерия имеют определяющие уравнения с одинаковым коэффициентом c2.Волны в антиматерии могут возбуждаться и другими способами,

например, вращением материальных тел, но это не приводит к распространению излучения, т.к. отсутствует источник излучения, т.е. процесс горения пустоты. Природа вынужденных колебаний антиматерии, окружающей вращающееся тело в том числе и с переменным направлением вращения сложна и многообразна. Здесь возможны радиальные, тангенциальные, спиральные волны и их наложения, вихри и т.д. Вопрос только в том, какому реальному физическому процессу соответствуют эти явления

Очевидно, что вынужденные колебания антиматерии можно связать с магнитным полем радиальные волны, структурой атома наложение спиральных волн, электрическими зарядами вихри и т.д. Не вдаваясь в подробности, можно утверждать, что в модель Вселенной с антиматерией гармонично вписываются различные явления микромира. 3.3 МирИз всех явлений реального мира наиболее таинственной до сих пор остается гравитация.

Вопрос о том, почему подброшенный камень падает на землю, занимает человечество на всем протяжении своего существования и не имеет однозначного ответа до сих пор. Гравитация также является пробным камнем для различных альтернативных моделей Вселенной, в которых никогда не было недостатка. И, несмотря на то, что многие физические явления в этих моделях становятся более простыми и понятными, авторы сознательно обходят толкование гравитации.

Это в полной мере относится и к физической науке.Объяснение гравитации воздействием потока антиматерии в модели физического пространства не является тривиальным, но может быть последовательно осуществлено, исходя из свойств микромира.Во-первых, почему все материальные тела излучают антиматерию Излучение материи материальными телами известно, т.к. почти вся информация о материальных телах основана на регистрации излучения материи. Но если в модели образование материи и антиматерии происходит в равных

количествах, то, очевидно, что тела излучают в пространство и антиматерию. Кстати, избыточная антиматерия проясняет и сам факт расширения Вселенной увеличение количества антиматерии или пустоты при неизменной плотности невозможно без увеличения объема.Во-вторых, если связывать величину гравитации со скоростью потока антиматерии, то необходимо объяснить, почему она не зависит от скорости самого тела

Или, почему тела могут двигаться с постоянной скоростью относительно антиматерии, т.е. по инерции Действительно, при взаимодействии тела, движущегося с постоянной скоростью, с любым внешним потоком, в том числе и с отрицательной плотностью, оно должно изменять скорость. Но поток антиматерии не является чисто внешним по отношению к телу, т.к. антиматерия излучается и самим телом. Величина и направление этого излучения изменяют характер движения.

Для того чтобы привести в движение покоящееся тело, необходимо затратить энергию. В данном случае энергия расходуется на изменение направления потока антиматерии внутри тела. Т.е. собственное выделение антиматерии является для тела движущей реактивной силой, которая нейтрализует воздействие внешнего потока при движении по инерции. Само же изменение направления потока антиматерии в теле может происходить в результате изменения внутренней

структуры атомов, ее симметрии, например, эллиптичности орбит электронов. Таким образом, инерционное движение тела происходит с фиксированной внутренней структурой ее атомов, а при воздействии внешних сил изменяются структура и скорость относительно окружающей антиматерии. Следовательно, изменение скорости внешнего потока также равнозначно приложению внешней силы. Это следствие решает проблему эквивалентности гравитационной и инертной масс тела.

Известно, что скорость антиматерии от центрального источника уменьшается пропорционально квадрату расстояния, т.е. также, как и сила притяжения. И то, что называется гравитационным полем, оказывается полем скоростей течения антиматерии от множества источников, которыми являются звезды, планеты и др. материальные тела. 3.4 МакромирВлияние антиматерии на движение материи имеет три существенно отличающихся уровня, которые имеют и различное математическое описание. На уровне элементарных частиц это влияние описывается волновыми

уравнениями для антиматерии, т.к. движение элементарных частиц сопровождается распространением волн плотности в антиматерии. Механика Ньютона, справедливая в неподвижной антиматерии, дополненная силами гравитации, эквивалентными полю скоростей течения антиматерии, является приближенным методом для исследования движения материальных тел в физическом пространстве. Третий уровень влияния антиматерии на движение материи отличается тем, что здесь уже расстояния между

галактиками таковы, что определяющая роль в их взаимодействии принадлежит силам отталкивания антиматерией. Движение галактик основывается не на инерции и гравитации, а на течении идеальной среды, каковой является антиматерия. Направление гравитационной силы в каждой точке пространства совпадает с направлением течения антиматерии, что не соответствует положениям классической механики о том, что гравитационная сила всегда направлена в сторону притягивающего центра. Отклонение течения антиматерии от радиального направления

происходит вследствие вращения источника и оказывает, в частности, заметное влияние на движение материи вокруг звезд и ядер галактик. Однако, эти материальные образования имеют различное внутреннее строение, в результате, для ядра галактики отклонение течения антиматерии от радиального нарастает при удалении от центра, а для звезды наоборот, с приближением к поверхности. Иными словами, ядро галактики вращается вместе с антиматерией, а звезда при вращении увлекает поверхностный

слой антиматерии. Этим и обусловлено незатухающее движение материи при удалении от ядра галактики, которое трактуется в современной космологии как влияние скрытой массы, и ускоренное движение материи с приближением к поверхности звезды, примером которого является смещение перигелиев планет солнечной системы. Из уравнения состояния антиматерии следует, что физическое пространство постоянно находится в условиях однородного сжатия Pa