
Antymateria (On12)
Obrazek: Zdjęcie pierwszego pozytonu (antyelektronu) zaobserwowanego w komorze mgłowej (komorze Wilsona)
Czym jest antymateria? Powstaje też pytanie, czy to, co fizycy nazywają antymaterią (antycząstkami), zawiera się również w przedstawionej (poprzednie wpisy) definicji materii?
Problem antymaterii został sformułowany w 1928 r. przez Paula A.M. Diraca, który przewidział istnienie tzw. antycząstek, a następnie odkrytych doświadczalnie.
Antycząstki różnią się od cząstek zwykłych znakiem ładunku elektrycznego, barionowego lub leptonowego (zazwyczaj znakiem dwóch ładunków).
Parami cząstek i antycząstek są przykładowo:

- elektron – antyelektron (pozyton)
- – +
- e e
- neutron – antyneutron
- + –
- b b
- neutrino – antyneutrino
- + –
- l l
Znaczy to, że pierwsza para różni się znakiem ładunku elektrycznego (e), druga – znakiem ładunku barionowego (b), a trzecia – znakiem ładunku leptonowego (l).
Łączenie cząstek z odpowiadającymi im antycząstkami powoduje zwykle przekształcenie ich w cząstki absolutnie neutralne (całkowicie obojętne), to jest cząstki, które nie mają żadnego z trzech wymienionych ładunków (np. fotony lub pewne rodzaje mezonów).
Takie przekształcenie fizycy nazywają anihilacją, np. elektron i pozyton mogą przekształcić się (anihilować) w foton.
Warto zaznaczyć, że we Wszechświecie ma miejsce olbrzymia dysproporcja ilościowa na korzyść cząstek. Na około 1 mld cząstek zwykłych przypada 1 antycząstka. Sprawa dysproporcji materii i antymaterii, nie została dotąd w fizyce wyjaśniona. Jest to kwestia o tyle ważna, że gdyby powyższa dysproporcja nie istniała, to także wszyscy ludzi a nawet wszystkie obiekty fizyczne zbudowane z cząstek i antycząstek, w tym także atomy, nie mogłyby istnieć. Istniałoby jedynie neutralne promieniowanie elektromagnetyczne, grawitacyjne i inne.
Antymateria zawiera się też w omawianej definicji materii (tzn. posiada wszystkie sześć atrybutów materii), zatem w fizyce mamy faktycznie nie dwa, lecz trzy rodzaje materii:
- materię korpuskularną (zbudowaną z cząstek zwykłych)
- materię polową (zbudowaną na ogół z cząstek absolutnie neutralnych)
- antymaterię korpuskularną (zbudowaną z antycząstek).
Z uwagi na powyższe ustalenia wprowadzenie terminu „antymateria” okazało się dość niefortunne. Jednakże z powodu jego upowszechnienia termin ten nadal jest w użyciu.
Ilustracje:
Oddziaływanie proton-antyproton – źródło: Wikimedia Commons
Zdjęcie pierwszego pozytonu – źródło: Wikimedia Commons

