Khác biệt giữa bản sửa đổi của “Phản hydro”

Nội dung được xóa Nội dung được thêm vào

Nội tuyến

Phiên bản lúc 15:46, ngày 10 tháng 12 năm 2013

Phản hiđrô hay phản hydro là nguyên tố phản vật chất tương ứng với hiđrô. Ký hiệu chuẩn của phản hiđrô là H, tức chữ H có đường gạch trên. Trong khi nguyên tử hiđrô bình thường có một điện tử và một proton, nguyên tử phản hiđrô có một positron và một phản proton.

Tính chất

Theo định lý CPT của vật lý hạt, các nguyên tử phản hiđrô nên có nhiều đặc điểm thường có của các nguyên tử hiđrô, nghĩa là chúng phải có cùng khối lượng, mômen lưỡng cực từ, và tần số chuyển đổi giữa các trạng thái lượng tử của chúng. Ví dụ, các nguyên tử phản hiđrô bị kích động được dự kiến sẽ phát sáng với các màu sắc giống như của hiđrô thông thường. Nguyên tử phản hiđrô phải bị hấp dẫn trọng lực vào các vật chất khác hoặc phản vật chất với một lực có độ lớn tương tự như các nguyên tử hiđrô thông thường phải chịu.

Khi nguyên tử phản hi đrô tiếp xúc với vật chất thông thường, các thành phần của chúng nhanh chóng tiêu diệt. Hạt positron, là một hạt cơ bản, hủy điện tử trong vật chất thông thường trong khi khối lượng còn lại của positron và đối tác hủy diệt của nó phát ra năng lượng ở dạng tia gamma. Hạt phản proton mặt khác được tạo thành phản quark kết hợp với các hạt quark trong hoặc neutron hoặc proton trong vật chất thông thường và kết quả hủy diệt trong các hạt năng lượng cao được gọi là pion. Những pion lần lượt nhanh chóng phân rã thành các hạt khác gọi là hạt muyon, neutrino, hạt positron và điện tử, và các hạt này nhanh chóng tiêu tan. Tuy nhiên, nếu các nguyên tử phản hiđrô được để bị đình chỉ trong một trạng thái chân không hoàn hảo, chúng phải tồn tại vô thời hạn.

Phát hiện

Từ năm 1995, phản hiđrô đã được một nhóm các nhà nghiên cứu, đứng đầu là Walter Oelert, tại phòng thí nghiệm CERN ở Geneva tạo ra đầu tiên bằng máy gia tốc hạt.^[1] Thí nghiệm diễn ra ở LEAR (Low Energy Antiproton Ring, Vòng phản proton năng lượng thấp), nơi các phản proton được tạo ra trong một máy gia tốc, bị bắn tại một cụm xenon.^[2] Khi một phản proton đến gần một nhân xenon, một cặp điện tử–positron có thể được tạo ra, và với vài khả năng positron sẽ bị bắt giữ bởi phản proton để tạo phản hiđrô. Xác suất tạo ra nguyên tử phản hiđrô từ một phản proton chỉ là 10⁻¹⁹, do đó phương pháp này không phù hợp lắm cho việc sản xuất số lượng đáng kể nguyên tử phản hiđrô, do các tính toán chi tiết không được chỉ ra trước đây.^[3]

Các thí nghiệm thực hiện tại CERN được tiến hành về sau, vào năm 1997, được thực hiện lại tại Fermilab ở Hoa Kỳ nơi phần giao cắt khác của quá trình đã được xác định.^[4] Cả hai thí nghiệm đã dẫn đến kết quả các nguyên tử phản hiđrô năng lượng cao hay "nóng" mà không phù hợp cho nghiên cứu chi tiết. Do đó, CERN đã xây máy giảm tốc phản proton nhằm hỗ trợ các nỗ lực theo hướng tạo ra các phản hiđrô năng lượng thấp có thể sử dụng cho các thử nghiệm đối xứng cơ bản.

Mới đầu các nguyên tử phản hiđrô được tạo ra có tốc độ "nóng" đến nỗi nó và vật chất tự phá hủy nhau trước khi các nhà nghiên cứu có thể bắt kịp. Tuy nhiên, vào tháng 11 năm 2010, các nguyên tử phản hiđrô lạnh được tạo ra và bắt giữ trong từ trường lần đầu tiên.

Xem thêm

Phản hạt

Tham khảo

^ Freedman, David H (tháng 1 năm 1997). “Antiatoms: Here Today...”. Discover (bằng tiếng Anh). Kalmbach Publishing.
^ Baur, G. (1996). “Production of Antihydrogen”. Physics Letters B (bằng tiếng Anh). Elsevier. 368: 251ff. Đã bỏ qua tham số không rõ |coauthors= (gợi ý |author=) (trợ giúp); Đã định rõ hơn một tham số trong |author= và |last= (trợ giúp)
^ Aste, A. (1993). “Electromagnetic Pair Production with Capture”. Physical Review A: Atomic, Molecular and Optical Physics (bằng tiếng Anh). 50: 3980ff. Đã bỏ qua tham số không rõ |coauthors= (gợi ý |author=) (trợ giúp); Đã định rõ hơn một tham số trong |author= và |last= (trợ giúp)
^ Blanford, G. (1997). “Observation of Atomic Antihydrogen”. Physical Review Letters. Phòng thí nghiệm Máy gia tốc Quốc gia Fermi. FERMILAB-Pub-97/398-E E862... p and H experiments Đã bỏ qua tham số không rõ |month= (trợ giúp); Đã bỏ qua tham số không rõ |coauthors= (gợi ý |author=) (trợ giúp)

[Discover_Freedman-1] Freedman, David H (tháng 1 năm 1997). “Antiatoms: Here Today...”. Discover (bằng tiếng Anh). Kalmbach Publishing.

[first-AH-2] Baur, G. (1996). “Production of Antihydrogen”. Physics Letters B (bằng tiếng Anh). Elsevier. 368: 251ff. Đã bỏ qua tham số không rõ |coauthors= (gợi ý |author=) (trợ giúp); Đã định rõ hơn một tham số trong |author= và |last= (trợ giúp)

[first-calc-3] Aste, A. (1993). “Electromagnetic Pair Production with Capture”. Physical Review A: Atomic, Molecular and Optical Physics (bằng tiếng Anh). 50: 3980ff. Đã bỏ qua tham số không rõ |coauthors= (gợi ý |author=) (trợ giúp); Đã định rõ hơn một tham số trong |author= và |last= (trợ giúp)

[Blanford-4] Blanford, G. (1997). “Observation of Atomic Antihydrogen”. Physical Review Letters. Phòng thí nghiệm Máy gia tốc Quốc gia Fermi. FERMILAB-Pub-97/398-E E862... p and H experiments Đã bỏ qua tham số không rõ |month= (trợ giúp); Đã bỏ qua tham số không rõ |coauthors= (gợi ý |author=) (trợ giúp)

[1]

[2]

[3]

[4]

@@ Dòng 10: / Dòng 10: @@
 == Phát hiện ==
 [[Tập tin:Antihydrogen creation.svg|nhỏ|Quy trình tạo phản hidro đầu tiên năm 1995]]
-Từ năm 1995, phản hiđrô đã được một nhóm các nhà nghiên cứu, đứng đầu là [[Walter Oelert]], tại phòng thí nghiệm [[CERN]] ở [[Genève|Geneva]] tạo ra đầu tiên bằng [[máy gia tốc hạt]].<ref name="Discover Freedman">{{Chú thích báo|title=Antiatoms: Here Today . . .|first=David H|last=Freedman|work=[[Discover (tạp chí)|Discover]]|publisher=[[Kalmbach Publishing]]|date=tháng 1 năm 1997|url=http://discovermagazine.com/1997/jan/antiatomsheretod1029|language=tiếng Anh}}</ref> Thí nghiệm diễn ra ở [[LEAR]] (''Low Energy Antiproton Ring'', Vòng phản proton năng lượng thấp), nơi các phản proton được tạo ra trong một máy gia tốc, bị bắn tại một [[Cụm (vật lý)|cụm]] [[xenon]].<ref name="first-AH">{{Chú thích tạp chí|title=Production of Antihydrogen|author=G. Baur|first=G.|last=Baur|coauthors=G. Boero; S. Brauksiepe; A. Buzzo; W. Eyrich; R. Geyer; D. Grzonka; J. Hauffe; K. Kilian; M. LoVetere; M. Macri; M. Moosburger; R. Nellen; W. Oelert; S. Passaggio; A. Pozzo; K. Röhrich; K. Sachs; G. Scheppers; T. Sefzick; R. S. Simon; R. Stratmann; F. Stinzing; M. Wolke|journal=[[Physics Letters B]]|publisher=[[Elsevier]]|volume=368|year=1996|pages=251ff|language=tiếng Anh}}</ref> Khi một phản proton đến gần một nhân xenon, một cặp điện tử–positron có thể được tạo ra, và với vài khả năng positron sẽ bị bắt giữ bởi phản proton để tạo phản hiđrô. Xác suất tạo ra nguyên tử phản hiđrô từ một phản proton chỉ là {{val|e=-19}}, do đó phương pháp này không phù hợp lắm cho việc sản xuất số lượng đáng kể nguyên tử phản hiđrô, do các tính toán chi tiết không được chỉ ra trước đây.<ref name="first-calc">{{Chú thích tạp chí|title=Electromagnetic Pair Production with Capture|author=A. Aste|first=A.|last=Aste|coauthors=G. Baur; D. Trautmann; K. Hencken|journal=[[Physical Review A: Atomic, Molecular and Optical Physics]]|volume=50|year=1993|pages=3980ff|language=tiếng Anh}}</ref>
+Từ năm 1995, phản hiđrô đã được một nhóm các nhà nghiên cứu, đứng đầu là [[Walter Oelert]], tại phòng thí nghiệm [[CERN]] ở [[Genève|Geneva]] tạo ra đầu tiên bằng [[máy gia tốc hạt]].<ref name="Discover Freedman">{{Chú thích báo|title=Antiatoms: Here Today...|first=David H|last=Freedman|work=[[Discover (tạp chí)|Discover]]|publisher=[[Kalmbach Publishing]]|date=tháng 1 năm 1997|url=http://discovermagazine.com/1997/jan/antiatomsheretod1029|language=tiếng Anh}}</ref> Thí nghiệm diễn ra ở [[LEAR]] (''Low Energy Antiproton Ring'', Vòng phản proton năng lượng thấp), nơi các phản proton được tạo ra trong một máy gia tốc, bị bắn tại một [[Cụm (vật lý)|cụm]] [[xenon]].<ref name="first-AH">{{Chú thích tạp chí|title=Production of Antihydrogen|author=G. Baur|first=G.|last=Baur|coauthors=G. Boero; S. Brauksiepe; A. Buzzo; W. Eyrich; R. Geyer; D. Grzonka; J. Hauffe; K. Kilian; M. LoVetere; M. Macri; M. Moosburger; R. Nellen; W. Oelert; S. Passaggio; A. Pozzo; K. Röhrich; K. Sachs; G. Scheppers; T. Sefzick; R. S. Simon; R. Stratmann; F. Stinzing; M. Wolke|journal=[[Physics Letters B]]|publisher=[[Elsevier]]|volume=368|year=1996|pages=251ff|language=tiếng Anh}}</ref> Khi một phản proton đến gần một nhân xenon, một cặp điện tử–positron có thể được tạo ra, và với vài khả năng positron sẽ bị bắt giữ bởi phản proton để tạo phản hiđrô. Xác suất tạo ra nguyên tử phản hiđrô từ một phản proton chỉ là {{val|e=-19}}, do đó phương pháp này không phù hợp lắm cho việc sản xuất số lượng đáng kể nguyên tử phản hiđrô, do các tính toán chi tiết không được chỉ ra trước đây.<ref name="first-calc">{{Chú thích tạp chí|title=Electromagnetic Pair Production with Capture|author=A. Aste|first=A.|last=Aste|coauthors=G. Baur; D. Trautmann; K. Hencken|journal=[[Physical Review A: Atomic, Molecular and Optical Physics]]|volume=50|year=1993|pages=3980ff|language=tiếng Anh}}</ref>
 Các thí nghiệm thực hiện tại CERN được tiến hành về sau, vào năm 1997, được thực hiện lại tại [[Fermilab]] ở [[Hoa Kỳ]] nơi phần giao cắt khác của quá trình đã được xác định.<ref name="Blanford">{{Chú thích tạp chí|last=Blanford|first=G.|coauthors=D. C. Christian; K. Gollwitzer; M. Mandelkern; C. T. Munger; J. Schultz; G. Zioulas|month=12|year=1997|title=Observation of Atomic Antihydrogen|journal=[[Physical Review Letters]]|publisher=[[Fermilab|Phòng thí nghiệm Máy gia tốc Quốc gia Fermi]]|quote=FERMILAB-Pub-97/398-E E862... p and H experiments}}</ref> Cả hai thí nghiệm đã dẫn đến kết quả các nguyên tử phản hiđrô năng lượng cao hay "nóng" mà không phù hợp cho nghiên cứu chi tiết. Do đó, CERN đã xây [[máy giảm tốc phản proton]] nhằm hỗ trợ các nỗ lực theo hướng tạo ra các phản hiđrô năng lượng thấp có thể sử dụng cho các thử nghiệm đối xứng cơ bản.