Antiviela

Antiviela jeb antimatērija ir viela (matērija), kas sastāv no antidaļiņām. Tā tiek uzskatīta par matēriju "ar pretēju zīmi", jo parasto nuklonu un elektronu vietā sastāv no antinukloniem (antiprotoniem un antineitroniem) un pozitroniem, kam masa un spins ir tādi paši kā atbilstošajām daļiņām, bet elektriskais lādiņš - pretējs. Lielākajai daļai elementārdaļiņu, piemēram, mioniem, pioniem, kaoniem eksistē atbilstošas antidaļiņas (antimioni, antipioni, antikaoni u.c.) ar tādu pašu vidējo dzīves laiku, bet pretēju lādiņu un citiem parametriem (barionu lādiņu, leptonu lādiņu, dīvainību, šarmu, magnētisko momentu^[1]. Ir arī tādas daļiņas, kam nav antidaļiņu (var uzskatīt, ka tās ir pašas sev antidaļiņas), piemēram, fotoni un neitrālie pioni.

Saskaņā ar pašreizējiem zinātnes uzskatiem antivielas struktūra ir tāda pati kā parastajai vielai, jo stiprā mijiedarbība, kas veido atomu kodolus, un elektromagnētiskā mijiedarbība, kas veido atomus un molekulas, gan uz daļiņām, gan antidaļiņām iedarbojas pilnīgi vienādi. Ir atklāta neliela atšķirība vājās mijiedarbības ietekmē uz antidaļiņām, taču parastos apstākļos šie efekti ir ļoti niecīgi. Tā kā antivielu pagaidām iespējams iegūt ārkārtīgi niecīgos daudzumos, nav viennozīmīgi noteikts, kā uz to iedarbojas gravitācija.

Nav vēl droši noskaidrots, kādēļ novērojamajā Visumā antivielas praktiski nav (vielas-antivielas daudzuma asimetrija ir viena no lielākajām fizikas problēmām). Visdrīzāk, šī asimetrija radusies jau pirmajās sekundes daļās pēc Lielā Sprādziena.

Pirmais no antidaļiņām sastāvošais objekts (nevis atsevišķas antidaļiņas) bija antideitrons, ko sintezēja 1965. gadā; vēlāk ieguva arī smagākus antikodolus. Pirmo antiūdeņraža atomu (sastāvošu no antiprotona un pozitrona) ieguva 1995. gadā CERN. Vēlāk antiūdeņradi izdevās iegūt relatīvi lielākos daudzumos un sākt tā īpašību izpēti. 2010. gada 17. novembrī CERN ziņoja, ka izdevies noturēt 38 antiūdeņraža atomus magnētiskajā laukā miera stāvoklī dažas sekundes daļas īpašību izpētes nolūkā^[2]^[3].

Antivielai iedarbojoties ar parasto vielu, to masa pārvēršas enerģijā - šo procesu sauc par anihilāciju. Anihilācijā izdalās ārkārtīgi daudz enerģijas - 1 kg vielas reaģējot ar 1 kilogramu antivielas, izdalās 1,8·10¹⁷ džoulu enerģijas, kas atbilst 42,96 megatonnu trotila ekvivalenta. Tādēļ antivielu ilgstoši iespējams uzglabāt tikai apstākļos, kad tā nesaskaras ar vielu, piemēram, vakuumā, īpašas konfigurācijas magnētiskajā laukā^[4].

Antiviela uzskatāma par pašu dārgāko substanci uz Zemes (10 mg pozitronu iegūšana izmaksātu ap 250 miljonu dolāru^[5]).