Kluczowa różnica między materią a antymaterią polega na tym, że materia i antymateria mają przeciwne ładunki elektryczne.
Materia dominuje w naszym wszechświecie. Rzeczy takie jak planety, gwiazdy i ludzie składają się z materii, ale istnieją również ciemna materia i ciemna energia, których nie możemy łatwo wykryć. Jednak naukowcy odkryli, że materia występuje parami. To znaczy; cała materia ma własną antymaterię, która ma identyczne właściwości, z wyjątkiem ładunku elektrycznego. Na przykład proton ma ładunek dodatni, a antyproton ładunek ujemny. Ale mają tę samą masę i inne właściwości.
Co to jest materia?
Materia to każda substancja, która ma masę i objętość. Materia składa się z atomów. Atom składa się z cząstek subatomowych. Jednak zwykle uważamy atom za podstawową jednostkę materii. Termin materia nie obejmuje cząstek bezmasowych, takich jak fotony. Co więcej, zjawiska energetyczne, takie jak światło i dźwięk, nie są uważane za materię. Materia może istnieć w różnych fazach: fazie stałej, fazie ciekłej i fazie gazowej. Możliwa jest jednak inna faza sprawy; nazywamy to stanem plazmy. Stan plazmy zawiera atomy, jony i wolne elektrony, które są usuwane z atomów, tworząc jony.
Atom zawiera jądro atomowe, które zawiera protony i neutrony wraz z innymi cząstkami subatomowymi, otoczone chmurą elektronów. Jednak współczesna fizyka kwantowa stwierdza, że atom może działać zarówno jako cząstka, jak i fala; nazywamy to dualizmem falowo-cząsteczkowym.
Rysunek 01: Struktura kwarkowa protonu
Oprócz używania atomów lub protonów, neutronów i elektronów, możemy zdefiniować materię również za pomocą leptonów i kwarków. To są elementarne cząstki materii. Zgodnie z tą definicją zwykłą materią jest wszystko, co składa się z leptonów i kwarków. Chodzi więc o wszystko, co nie zawiera antyleptonów i antykwarków. Leptony i kwarki łączą się, tworząc atomy. Atomy łączą się, tworząc cząsteczki. Atomy i cząsteczki można nazwać materią. Jednak elektrony są rodzajem leptonów, a protony i neutrony zbudowane są z cząstek kwarków. Dlatego wszystkie te definicje prowadzą do idei, że materia to wszystko, co ma masę i objętość, a nie antymaterię.
Co to jest antymateria?
Antymateria to materia zawierająca antycząstki, które przyczyniają się do powstawania materii. Dlatego antymateria jest przeciwieństwem materii. Na przykład proton i antyproton są odpowiednio parą materii i antymaterii. Pary materia i antymateria mają tę samą masę, ale przeciwne ładunki elektryczne. Mają też pewne różnice we właściwościach kwantowych. np. proton jest naładowany dodatnio, podczas gdy antyproton ma ładunek ujemny.
Rysunek 02: Fotografia komory chmurowej przedstawiająca pozyton
Zderzenie materii z antymaterią może doprowadzić do wzajemnej anihilacji. Oznacza to, że zarówno materia, jak i antymateria przekształcają się w inne cząstki o jednakowych energiach. Anihilacja może spowodować powstanie intensywnych fotonów, takich jak promienie gamma, neutrina i kilka innych par cząstka-antycząstka. Jednak większość energii uwolnionej z anihilacji ma postać promieniowania jonizującego.
Podobnie do materii, cząsteczki antymaterii mogą wiązać się ze sobą, tworząc antymaterię. Na przykład pozyton jest antycząstką elektronu, podczas gdy antyproton jest antycząstką protonu; te dwie antycząstki mogą się wiązać, tworząc atom antywodoru. Antymaterię możemy oznaczyć kreską nad symbolem cząstki, aby odróżnić ją od materii.
Jaka jest różnica między materią a antymaterią?
Kluczowa różnica między materią a antymaterią polega na tym, że materia i antymateria mają przeciwne ładunki elektryczne. Antymateria jest w zasadzie przeciwieństwem materii, ale mają identyczne właściwości inne niż ładunek elektryczny.
Poniższa infografika podsumowuje różnicę między materią a antymaterią.
Podsumowanie – materia kontra antymateria
Antymateria to przeciwieństwo materii, ale oprócz ładunku elektrycznego mają identyczne właściwości. Kluczową różnicą między materią a antymaterią jest to, że materia i antymateria mają przeciwne ładunki elektryczne.
