غالبا ما تظهر المادة المضادة في الأفلام والروايات كمفهوم خيال علمي ، يتم تصويره على أنه وقود فعال للسفن الفضائية. تنبع طاقتها المذهلة من تفاعل الإبادة عندما تلتقي المادة والمادة المضادة ، وجرام واحد من الطاقة يعادل قنبلتين ذريتين في هيروشيما. إذا تم استخدام هذه الطاقة كوقود دافع ، فإن كمية 10 جرام تكفي لمركبة فضائية للوصول إلى المريخ في غضون شهر. ومع ذلك ، فإن تكلفة صنع المادة المضادة مرتفعة للغاية ، حيث تكلف التقديرات جراما واحدا بمئات المليارات من الدولارات. لماذا المادة المضادة نشطة ومكلفة للغاية؟ تتعمق هذه القضية في هذه المنطقة الغامضة.
قدم الفيزيائي البريطاني بول ديراك نظرية النسبية أثناء دراسة فيزياء الجسيمات ، مقترحا معادلة ديراك الشهيرة ، والتي توفر منظورا جديدا لشرح سلوك الإلكترونات. ظهر مفهوم إلكترونات المستوى السالب بشكل غير متوقع في نظريته ، والتي أربكت المجتمع العلمي في البداية. لكن ديراك اقترح بعد ذلك أن هذه المستويات السالبة كانت مملوءة بالفعل بإلكترونات موجبة الشحنة ، مما أدى إلى إنشاء ما يسمى ب "الفراغ". لم تشرح نظريته مشكلة مستويات الطاقة السلبية فحسب ، بل تنبأت أيضا بوجود البوزيترونات ، الجسيمات المضادة للإلكترونات.
في 1995 ، تنبأ ديراك بجرأة بأن جميع الجسيمات يجب أن تحتوي على جسيمات مضادة مقابلة ، مما يعني أن هناك مادة مكونة بالكامل من الجسيمات المضادة ، أي المادة المضادة كما نعرفها اليوم. في 0 ، اكتشف الفيزيائي الأمريكي كارل أندرسون البوزيترون تجريبيا ، مما يؤكد نظرية ديراك. منذ ذلك الحين ، اكتشف العلماء أنواعا أخرى من الجسيمات المضادة ، مثل البروتونات المضادة والنيوترونات. في 0 ، نجحت CERN في إنشاء ذرة مضادة للهيدروجين ، وهي المرة الأولى التي ينجح فيها البشر في إنشاء المادة المضادة.
تعد معادلة أينشتاين للطاقة الكتلية E = mc² حجر زاوية مهم في الفيزياء الحديثة ، حيث تظهر علاقة التحويل بين الكتلة والطاقة. مع استمرار العلماء في استكشاف كيفية تحويل الكتلة إلى طاقة بشكل أكثر كفاءة ، تحولت أعينهم إلى المادة المضادة ، التي لديها إمكانات كبيرة. عندما تلتقي المادة المضادة بالمادة العادية ، فإنها تقضي وتطلق كمية هائلة من الطاقة ، وهي عملية أعلى بكثير من معدل تحويل الطاقة للانشطار النووي أو الاندماج.
على الرغم من الطاقة المذهلة للمادة المضادة ، لا يزال إنتاج وتخزين المادة المضادة في الظروف التكنولوجية الحالية يمثل تحديا كبيرا. أفضل المختبرات في العالم قادرة فقط على إنتاج كميات صغيرة جدا من المادة المضادة ، ووقت التخزين محدود للغاية ، مما يجعل تطبيق المادة المضادة لا يزال بعيدا جدا. لذلك ، في حين أن المادة المضادة لديها إمكانات كبيرة كمصدر للطاقة ، إلا أنها مكلفة للغاية في التصنيع ، حيث يبلغ سعر السوق الحالي حوالي 5.0 تريليون دولار للجرام.
بالنسبة لمصدر الطاقة هذا في المستقبل ، الذي يحتوي على إمكانيات لا حصر لها تقريبا ، لا تزال البشرية بحاجة إلى التغلب على العديد من الصعوبات قبل أن تتمكن من فهم قوتها حقا. نتطلع إلى رؤيتك حول ألغاز وتطبيقات المادة المضادة. شكرا لكم جميعا على المشاهدة ، أنا دليل لاستكشاف الكون ، وأتطلع إلى رؤيتكم في الدفعة القادمة!