Чем отличается темная материя от антиматерии?
Одним из древнейших понятий в физике является материя, ей дали определение ученые, которые стояли у истоков науки. Сейчас современные ученые классифицируют ее на четыре типа: обычная материя, негативная материя, темная материя и антивещество. Последние два типа часто путают между собой. Чтобы понять, в чем разница между темной материей и антиматерией, нужно узнать, чем является каждое из них. В этой статье ты найдешь определение данных терминов простыми словами. Мы рассмотрим отличия этих материй и особенности каждой из них. Ты убедишься, что физика бывает очень занимательной.
Подробное определение материи, каким его видят ученые, сложное. Антиматерия на сегодняшний день — это уже не гипотетическая концепция. После большого взрыва, когда вселенная начала остывать, было создано равное количество частиц и античастиц, это неоспоримый факт.
Помимо этого специалисты в области физики могут создавать античастицы самостоятельно в искусственных условиях. Для этого они сталкивают заряженные частицы из высоких энергий. Всегда, когда антивещество и его вещество соединяются, они аннигилируют, частицы и античастицы поступают точно так же. Их общая масса преображается в энергию и соответствует формуле E = mc2, это уравнение Эйнштейна.
Существование темной материи доказано вполне убедительными фактами, однако, провести непосредственное наблюдение не предоставляется возможным. Это и есть ключевое отличие между понятиями, которые мы рассматриваем. Чтобы понять, в чем заключаются другие отличия, нужно обратиться к определениям.
Об антивеществе
Так называют полную противоположность обычной материи. Она состоит из частиц, а антивещество — из античастиц. Частица и ее античастица обладают одинаковой массой, но их отдельные характеристики будут разными. Например, магнитный момент, заряд, спин, число лептонов и барионов будут обладать противоположными значениями.
Существование антиматерии в современном понимании предсказывали еще в 1928 году. Предположения принадлежали Полу Дираку. Согласно выдвинутой им теории, возможно существование частиц с равной массой электрона, но противоположным зарядом равного значения. В 1932 Карл Д.Андерсон смог доказать данную гипотезу. Он открыл существование позитрона, это двойник электрона или антиэлектрон, часть антиматерии. Ученый совершил данное открытие, когда изучал космические лучи.
Если отталкиваться от стандартной модели, то у каждой частицы обычной материи есть аналог, и он представлен античастицей. Это еще не все, свой аналог есть и у кварка. К примеру, для нейтрона, протона и электрона таким аналогом будут антинейтрон, антипротон и позитрон соответственно. Существуют простейшие анти-атомы, самый простой из них — антиводород, в его состав входят позитрон и антипротон. Ученые пытаются создать анти-нуклеусы, которые будут тяжелее, чем антигелий, но у них до сих пор не получается этого сделать. Несмотря на то, что на данный момент практически не получается, если исходить из законов физики, это возможно.
В теории взаимодействие антивещества происходит в четырех видах: электромагнитное, гравитационное, сильное ядерное и слабое. Антиматерия тоже способна искривлять время-пространство так же, как это делает обычная материя.
О темной материи
По факту обнаружить темную материю, как это вышло с антивеществом, не удалось. Однако, открыты довольно убедительные доказательства ее существования. Длительные наблюдения позволили ученым сделать выводы, что должно существовать больше темного вещества, чем есть в нашей вселенной.
Как вспомогательное доказательство того, что темная материя есть, ученые используют спиральные галактики. С какой скоростью будет вращаться такая галактика, зависит от ее массы, они увеличиваются прямо пропорционально. Большинство спиральных галактик, включая наш Млечный путь, вращаются быстрее, чем предполагалось изначально. Выходит, что их масса должны быть выше, чем та, что специалисты наблюдают. Разница представлена отсутствующей или ненаблюдаемой материей, теоретически ее можно отнести к темной материи.
В соответствии с теми теориями, от которых отталкивается современная наука, темная материя может взаимодействовать только через слабые и гравитационные взаимодействия. Гравитационное влияние однозначно существует, оно заметно. Однако, темную материю, нельзя увидеть, и поэтому она труднодоступная, ее очень трудно обнаружить. Все было бы по-другому, если бы она могла производить электромагнитные и сильные взаимодействия.
В чем разница?
Антивещество не только обнаружено, но и может синтезироваться по воле человека, это происходит за счет сталкивания заряженных частиц высоких энергий. Более того, человечеству удалось создать искусственным путем антигелий и антиводород. Темная материя не наблюдаемая. Несмотря на то, что есть убедительные доказательства ее существования, на данный момент она существует только в теории.
Если и другие ключевые отличия темной материи и антиматерии. Что касается антивещества, которое образовалось в таком же количестве, что и обычное вещество, после большого взрыва, сегодня его практически не наблюдаем. Никто не знает, куда оно делось, но во вселенной его очень мало. Темной материи намного больше, чем обычной, но на данный момент мы знаем это только по подсчетам.
