Что такое аннигиляция

Фото Что такое аннигиляция

Скорее всего, на сегодняшний день на земле не осталось людей, которые ни разу в своей жизни не слышали или не использовали такой прекрасный и всеобъемлющий термина, как аннигиляция.

Если вы упомяните это слово всуе повседневного разговора, даже самый неискушенный собеседник поймет, что вы имеете в виду.

Что же такое аннигиляция?

Большинству людей, при постановке такого вопроса, на ум придёт процесс, порождаемый столкновением частицы и античастицы, их последующего уничтожения (если угодно коллапса) и образование какой-то новой, отличной от исходных, частицы.

Однако, как это всегда бывает, такое истолкование не является абсолютно точным и требует более глубокого изучения. Давайте же вместе разберёмся в том, что же такое аннигиляция на самом деле.

Немного истории

Для этого отправимся в далекий 1930 год, когда в первый раз наблюдалось явление аннигиляции. Тогда побочное гамма-излучение было обнаружено после того, как были поглощены жёсткие гамма-лучи, что понималось как возникновение новой формы материи.

Но всё же окончательно аннигиляция была подтверждена экспериментальным путём уже в результате открытия искусственной позитронной радиоактивности Фредериком Жолио-Кюри.

Так, в эксперименте столкнулись позитрон и электрон – две античастицы, в результате чего они исчезли, превращаясь в кванты света или фотоны.

Вообще число этих частиц зависит от положения спинов и количества энергии в заряде изначальных частиц. Аннигиляция электрона и позитрона это наиболее простой и популярный пример для объяснения этого явления.

На примере этого процесса мы можем понять, что столкнувшиеся частицы в действительности не исчезают, а переходят в новые, при этом сохраняя свои изначальные параметры: заряд частиц, импульс, общая масса, совокупная энергия и даже момент движения. То есть электрон и позитрон становятся фотонами и передают им свою массу и энергию.

Также изучалась аннигиляция нуклонов и антинуклонов, где взаимодействовали протон с антипротоном и нейтрон с антинейтроном. При этом не сами нуклоны, а кварки и антикварки, входящие в их состав.

Описанные выше процессы аннигиляции относятся к классу электромагнитных, но существуют ещё и виды относящиеся к сильному и слабому ядерному взаимодействию, которые называются аналогичным образом.

Благодаря этому было установлено экспериментальным путём, что частицы и античастицы, поддающиеся аннигиляции не обязаны быть одного типа.

Значение аннигиляции

Мы рассмотрели лишь верхушку айсберга, только основные определения и понятия фантастического явления аннигиляции. Тем не менее даже сейчас в голове возникает множество вопросов.

Что же даёт нам эта увлекательная информация? Как аннигиляция повлияла на понимание окружающего мира?

Удивительно, но данный процесс носит больший познавательно-оценочный смысл, чем могло показаться изначально. Аннигиляция в корне изменяет ранние представления ученых и исследователей о неизменности материи и частиц, переворачивает устоявшиеся понятия в представлении физического мира.

Отныне материя в физическом смысле может изменять свою форму, превращаться в другой типы материи. Человечество приоткрывает саму суть материи, вступая на путь понимания сложнейших превращений одного вида вещества в другой. Мы открываем невозможность точного разграничения тех или иных физических форм.

Практическое применение аннигиляции

Но мы вместе с вами продолжим развивать тему аннигиляции частиц и пойдем ещё дальше. Понимая, что с практической точки зрения на одних философских рассуждениях о материи далеко не уедешь, зададимся другим вопросом.

Как можно использовать этот процесс? Какие важные явления и изыскания являются его следствием?

Удивительно, но даже на эти вопросы у современной науке есть ответ. Эффект этого физического свойства активно используется учёными по всему миру в знаменитой теории относительности.

Именно процесс, происходящий путём аннигиляции можно описать формулой, которую знает любой ребенок :  E=2mc² . Она означает, что энергию “Е” переводят в кинетическую энергию конечной материи с массой “m” и “c” – скоростью света в СИ.

Можно заметить, что столкновение частиц приводит к выбросу колоссальной энергии. Это даёт основу для создания теории о термоядерном синтезе и попыткам развитых стран создать термоядерный реактор, получив доступ к энергетическому превосходству.

К большому сожалению ученых, на сегодняшний день невозможно создать и удержать достаточное количество антивещества для его применения в энергетической и военной сфере. Не стоит также забывать об огромной стоимости получения такого вещества.

Чтобы лучше понимать масштабы выделяемой при аннигиляции энергии приведем пример. Известно, что при столкновении антивещества и веществом количеством 1 килограмм, будет выделено около 1,8·1017 джоуль энергии.

Это равносильно 43 мегатоннам в тротиловом эквиваленте (для сравнения самая большая ядерная бомба в истории имела 56,8 мегатонн).

Вся эта информация даёт нам понимание о том насколько много потенциала и научных изысканий несёт в себе такой термин, как аннигиляция.