Читаем Going Interstellar (collection) полностью

Antimatter belongs to a mirror world. The anti-electron or positron, for example, has the same mass as the electron but an opposite (positive) electrical charge. Because their electric charges are opposite and opposite charges attract, electrons and positrons attract each other. When they touch, they mutually annihilate one another and their energy appears in the form of a gamma-ray photon.

It was the British physicist Paul A. M. Dirac who predicted in the 1930s that such a mirror world would exist. In his development of a relativistic theory of the electron, Dirac may have been the first to realize that the vacuum is far from empty.

The concept of a dynamic vacuum is hard to swallow by most people schooled in classical physics. After all, we are all taught in secondary school that a perfect vacuum is totally empty—devoid of all matter. And everyone who has followed extra-vehicular activity in space or seen the science fiction movie 2001: A Space Odyssey, knows how quickly a human astronaut would die if exposed without a spacesuit to the hard vacuum of interplanetary space.

But Dirac chose to view the universal vacuum on the tiny scales of quantum mechanics. In very small portions of space and on infinitesimal time intervals, a better model for the vacuum is the dynamic sea. Think of an ocean wave—the peak of the wave corresponding to a positive vacuum energy state and the trough analogous to a negative vacuum energy state. In Dirac’s theory, every sub-atomic particle in the “positive-energy” universe that we inhabit has a “negative-energy” analog. The negative-energy analog of the electron (also considered a “hole” in Dirac’s “sea”) is the positron. When the two meet, the result is a neutral state corresponding to calm water in the ocean.

Science, unlike deductive philosophy, requires experimental or observational confirmation of brilliant theoretical ideas. It was the American physicist Carl Anderson, working at Caltech, who discovered the track of a positively charged electron in cloud chamber photographs of cosmic ray tracks in 1932. For this discovery, which was confirmed by others, Anderson shared the 1936 Nobel Prize in Physics.

Positrons actually can be found in other places. For example, they are produced when carbon-11 naturally decays into boron-11. But there are no known radioactive decay schemes that release the positron’s big brother, the antiproton.

Because protons and antiprotons are almost two thousand times as massive as electrons and positrons, a more energetic strategy was required to search for the antiprotons. The instrument used to do the trick was the 6.5 billion electron volt proton accelerator called the Bevatron at the Lawrence Radiation Lab, which was at University of California at Berkeley.

Antiprotons were initially produced by bombarding a stationary target with a high-energy proton beam accelerated by the Bevatron. The discovery was announced in the November 1, 1955 issue of Physical Review Letters by Owen Chamberlain, Emilio Segre, Clyde Wiegand and Thomas Ypsilantis. Chamberlain and Segre shared the 1959 Nobel Prize for this discovery.

It is known today that most or all particles have corresponding antiparticles. This is even true for electrically neutral particles such as the neutron. The antineutron is also electrically neutral, but it has other properties opposite that of the neutron.

Because of the inefficiencies involved in antimatter production, matter-antimatter reactors will almost certainly never be a solution to the energy requirements of our global civilization.

Antimatter in the Early Cosmos

Since antimatter is essentially non-existent on Earth, one might hope that we will someday locate a cosmic repository for it. Unfortunately, since cosmic-ray studies put an upper limit on the universal antimatter/matter ratio under 0.0001, the odds do not look very good for locating such a source.

But this presents us with a cosmological mystery. According to the Big Bang Theory, which is well supported by observational evidence, all of the matter, energy and space/time in our universe originated from a fluctuation in the universal vacuum that somehow became stabilized approximately 13.7 billion years ago.

In this early universe, things were very compact and very hot. Three of the four universal forces—electromagnetic, nuclear strong and nuclear weak—were united in one “super force.” Instead of nucleons, atoms, stars and planets, the early universe’s matter was a soup of tremendously energetic subatomic particles called quarks and gluons.

As things cooled and inflated, the universe went through a number of phase changes. At some point, nucleons such as protons, deuterons and alpha particles were created.

Перейти на страницу:

Похожие книги

1937. Трагедия Красной Армии
1937. Трагедия Красной Армии

После «разоблачения культа личности» одной из главных причин катастрофы 1941 года принято считать массовые репрессии против командного состава РККА, «обескровившие Красную Армию накануне войны». Однако в последние годы этот тезис все чаще подвергается сомнению – по мнению историков-сталинистов, «очищение» от врагов народа и заговорщиков пошло стране только на пользу: без этой жестокой, но необходимой меры у Красной Армии якобы не было шансов одолеть прежде непобедимый Вермахт.Есть ли в этих суждениях хотя бы доля истины? Что именно произошло с РККА в 1937–1938 гг.? Что спровоцировало вакханалию арестов и расстрелов? Подтверждается ли гипотеза о «военном заговоре»? Каковы были подлинные масштабы репрессий? И главное – насколько велик ущерб, нанесенный ими боеспособности Красной Армии накануне войны?В данной книге есть ответы на все эти вопросы. Этот фундаментальный труд ввел в научный оборот огромный массив рассекреченных документов из военных и чекистских архивов и впервые дал всесторонний исчерпывающий анализ сталинской «чистки» РККА. Это – первая в мире энциклопедия, посвященная трагедии Красной Армии в 1937–1938 гг. Особой заслугой автора стала публикация «Мартиролога», содержащего сведения о более чем 2000 репрессированных командирах – от маршала до лейтенанта.

Олег Федотович Сувениров , Олег Ф. Сувениров

Документальная литература / Военная история / История / Прочая документальная литература / Образование и наука / Документальное
Хрущёвская слякоть. Советская держава в 1953–1964 годах
Хрущёвская слякоть. Советская держава в 1953–1964 годах

Когда мы слышим о каком-то государстве, память сразу рисует образ действующего либо бывшего главы. Так устроено человеческое общество: руководитель страны — гарант благосостояния нации, первейшая опора и последняя надежда. Вот почему о правителях России и верховных деятелях СССР известно так много.Никита Сергеевич Хрущёв — редкая тёмная лошадка в этом ряду. Кто он — недалёкий простак, жадный до власти выскочка или бездарный руководитель? Как получил и удерживал власть при столь чудовищных ошибках в руководстве страной? Что оставил потомкам, кроме общеизвестных многоэтажных домов и эпопеи с кукурузой?В книге приводятся малоизвестные факты об экономических экспериментах, зигзагах внешней политики, насаждаемых доктринах и ситуациях времён Хрущёва. Спорные постановления, освоение целины, передача Крыма Украине, реабилитация пособников фашизма, пресмыкательство перед Западом… Обострение старых и возникновение новых проблем напоминали буйный рост кукурузы. Что это — амбиции, нелепость или вредительство?Автор знакомит читателя с неожиданными архивными сведениями и другими исследовательскими находками. Издание отличают скрупулёзное изучение материала, вдумчивый подход и серьёзный анализ исторического контекста.Книга посвящена переломному десятилетию советской эпохи и освещает тогдашние проблемы, подковёрную борьбу во власти, принимаемые решения, а главное, историю смены идеологии партии: отказ от сталинского курса и ленинских принципов, дискредитации Сталина и его идей, травли сторонников и последователей. Рекомендуется к ознакомлению всем, кто родился в СССР, и их детям.

Евгений Юрьевич Спицын

Документальная литература
1917: русская голгофа. Агония империи и истоки революции
1917: русская голгофа. Агония империи и истоки революции

В представленной книге крушение Российской империи и ее последнего царя впервые показано не с точки зрения политиков, писателей, революционеров, дипломатов, генералов и других образованных людей, которых в стране было меньшинство, а через призму народного, обывательского восприятия. На основе многочисленных архивных документов, журналистских материалов, хроник судебных процессов, воспоминаний, писем, газетной хроники и других источников в работе приведен анализ революции как явления, выросшего из самого мировосприятия российского общества и выражавшего его истинные побудительные мотивы.Кроме того, авторы книги дают свой ответ на несколько важнейших вопросов. В частности, когда поезд российской истории перешел на революционные рельсы? Правда ли, что в период между войнами Россия богатела и процветала? Почему единение царя с народом в августе 1914 года так быстро сменилось лютой ненавистью народа к монархии? Какую роль в революции сыграла водка? Могла ли страна в 1917 году продолжать войну? Какова была истинная роль большевиков и почему к власти в итоге пришли не депутаты, фактически свергнувшие царя, не военные, не олигархи, а именно революционеры (что в действительности случается очень редко)? Существовала ли реальная альтернатива революции в сознании общества? И когда, собственно, в России началась Гражданская война?

Дмитрий Владимирович Зубов , Дмитрий Михайлович Дегтев , Дмитрий Михайлович Дёгтев

Документальная литература / История / Образование и наука