Antimateri: Pengertian, sifat dan kegunaan

Dalam fisika partikel, jenis materi yang dibentuk oleh antipartikel dikenal sebagai antimateri, bukan partikel biasa. Artinya, ini adalah jenis materi yang lebih jarang.

Antimateri tidak dapat dibedakan dari materi umum, tetapi atom-atomnya terdiri dari antielektron (elektron dengan muatan positif, disebut positron), antineutron (neutron dengan momen magnet berlawanan) dan antiproton (proton dengan muatan negatif), kebalikan dari atom biasa.

Ketika ditemukan, antimateri dan materi saling memusnahkan setelah beberapa saat, melepaskan sejumlah besar energi, yang dinyatakan sebagai foton berenergi tinggi (sinar gamma) dan pasangan partikel partikel-partikel anti-partikel lainnya. Karena itu, mereka harus hidup berdampingan di ruang yang berbeda.

Studi fisika membedakan antara partikel dan antipartikel menggunakan batang horizontal (makron) pada simbol yang sesuai dengan proton (p), elektron (e) dan neutron (n). Demikian pula, atom antimateri diekspresikan dengan simbol kimia yang sama, sesuai dengan aturan makron yang sama.

Penemuan antimateri

penemuan antimateri paul-dirac

Paul Dirac secara teoretis mendalilkan keberadaan antimateri pada tahun 1928.

Keberadaan antimateri berteori pada tahun 1928 oleh fisikawan Inggris Paul Dirac (1902-1984) ketika diusulkan untuk merumuskan persamaan matematika yang menggabungkan prinsip-prinsip relativitas Albert Einstein dan fisika kuantum Niels Bohr.

Kerja keras teoretis ini berhasil diselesaikan dan dari sana diperoleh kesimpulan bahwa harus ada partikel yang analog dengan elektron tetapi dengan muatan listrik positif. Antipartikel pertama ini disebut antielektron, dan diketahui saat ini bahwa perjumpaannya dengan elektron biasa menyebabkan saling menghancurkan dan generasi foton (sinar gamma).

Karena itu, dimungkinkan untuk memikirkan keberadaan antiproton dan antineutron. Teori Dirac dikonfirmasi pada tahun 1932, ketika positron ditemukan dalam interaksi antara sinar kosmik dan materi biasa.

Sejak itu, saling menghancurkan elektron dan antielektron telah diamati. Pertemuan mereka merupakan sistem yang dikenal sebagai positronium, dengan waktu paruh tidak pernah melebihi 10-10 atau 10-7 detik.

Selanjutnya, pada akselerator partikel di Berkeley, California, pada tahun 1955, adalah mungkin untuk menghasilkan antiproton dan antineutron melalui tumbukan atom berenergi tinggi, mengikuti rumus Einstein tentang E = m.c2 (energi sama dengan massa kali kecepatan dari cahaya kuadrat).

Demikian pula, pada tahun 1995 anti-atom pertama diperoleh berkat European Nuclear Research Organisation (CERN). Fisikawan Eropa ini berhasil membuat atom antimateri hidrogen atau antihidrogen, yang terdiri dari positron yang mengorbit antiproton.

Sifat antimateri

antimateri atom hidrogen

Atom-atom materi dan antimateri sama, tetapi dengan muatan listrik yang berlawanan.

Penelitian terbaru tentang antimateri menunjukkan bahwa itu adalah masalah yang stabil seperti biasa. Namun, sifat elektromagnetiknya berbanding terbalik dengan materi.

Tidak mudah untuk mempelajarinya secara mendalam, mengingat biaya moneter yang sangat besar dari produksinya di laboratorium (sekitar 62.500 juta dolar AS per miligram dibuat) dan durasinya sangat singkat.

Kasus penciptaan antimateri yang paling sukses di laboratorium adalah sekitar 16 menit. Meski begitu, pengalaman baru-baru ini telah memungkinkan kita untuk intuisi bahwa materi dan antimateri mungkin tidak memiliki sifat yang sama persis.

Di mana antimateri?

Ini adalah salah satu misteri antimateri, di mana ada banyak kemungkinan penjelasan. Kebanyakan teori tentang asal usul alam semesta menerima bahwa pada mulanya ada proporsi materi dan antimateri yang serupa.

Namun, saat ini alam semesta yang teramati tampaknya hanya terdiri dari materi biasa. Penjelasan yang mungkin untuk perubahan ini menunjuk pada interaksi materi dan antimateri dengan materi gelap, atau ke asimetri awal antara jumlah materi dan antimateri yang dihasilkan selama Big Bang.

Apa yang kita ketahui adalah dalam Cincin Van Allen di planet kita, produksi antipartikel alami dilakukan. Cincin-cincin ini berjarak sekitar dua ribu kilometer dari permukaan dan bereaksi dengan cara ini ketika sinar gamma memengaruhi atmosfer luar.

Antimateri semacam itu cenderung berkelompok, karena tidak ada cukup materi biasa di wilayah itu untuk dimusnahkan, dan beberapa ilmuwan berpikir bahwa sumber daya semacam itu dapat digunakan untuk “mengekstrak” antimateri.

Untuk apa antimateri?

Antimateri belum memiliki banyak kegunaan praktis dalam industri manusia, karena biayanya yang tinggi dan teknologi yang menuntut yang terlibat dalam produksi dan penanganannya. Namun, aplikasi tertentu sudah menjadi kenyataan.

Sebagai contoh, positron emission tomography (PET) dilakukan, yang telah menyarankan bahwa penggunaan antiproton dalam pengobatan kanker adalah mungkin dan mungkin lebih efektif daripada teknik proton saat ini (radioterapi).

Namun, aplikasi utama antimateri akan menjadi sumber energi. Menurut persamaan Einstein, penghancuran materi dan antimateri melepaskan begitu banyak energi sehingga satu kilogram materi / antimateri yang dimusnahkan akan menjadi sepuluh miliar kali lebih produktif daripada reaksi kimia apa pun dan sepuluh ribu kali lebih banyak daripada fisi nuklir.

Jika reaksi ini dikendalikan dan dieksploitasi, semua industri dan bahkan transportasi akan dimodifikasi. Misalnya, dengan sepuluh miligram antimateri, sebuah pesawat ruang angkasa dapat didorong ke Mars.

Loading...

Tinggalkan Balasan

Alamat email Anda tidak akan dipublikasikan. Ruas yang wajib ditandai *