Phản vật chất là gì? Phản vật chất có thật không?

Phản vật chất là gì? Phản vật chất có thật hay không? Đó là thắc mắc của rất nhiều người về sự tồn tại của khái niệm “Phản vật chất”. Để giúp các bạn có câu trả lời tốt nhất, LabVIETCHEM đã tìm hiểu và tổng hợp lại qua bài viết dưới đây, cùng chúng tôi tìm hiểu ngay và có đáp án cho chính mình nhé!

Phản vật chất là gì?

Phản vật chất là một thuật ngữ của vật lý học, nó được hình thành từ những phản hạt cơ bản như phản electron, phản neutron,…

Trong phản vật chất, phản hạt antiparticle là các hạt có khối lượng tương đương nhau, tuy nhiên lại khác dấu với những hạt cơ bản mà con người đã biết trước đó. Giả dụ như phản electron hay positron có cùng khối lượng với các hạt electron nhưng mang điện tích dương.

Vật chất và các hạt phản vật chất

Khi phản proton kết hợp với phản electron sẽ hình thành hydro. Do đó, khi phản vật chất gặp vật chất, chúng sẽ tự tiêu hủy lẫn nhau và giải phóng các photon có năng lượng lớn, còn gọi là những tia gamma hoặc những cặp vật chất – phản vật chất.

Phản vật chất có thật không?

Phản vật chất có khởi nguồn là từ trí tưởng tượng của con người vào năm 1930 và khởi nguồn của nó là bộ phim “Du hành giữa các vì sao”, trong đó, phi thuyền không gian trong tác phẩm điện ảnh này được đẩy đi với tốc độ nhanh hơn cả vận tốc ánh sáng nhờ loại nhiên liệu với năng lượng cao.

Hình ảnh buồng mây của positron lần đầu tiên phát hiện năm 1932

Từ ý tưởng này, phản vật chất đã được khám phá, trở thành hiện thực khi người ta tìm ra chúng ở những thiên hà xa xôi vào thời nguyên sinh của vũ trụ.

Không chỉ bắt nguồn từ trí tưởng tượng, phản vật chất cũng được xây dựng dựa trên những nghiên cứu khoa học của nhà vật lý học người Anh Paul Dirac. Bằng việc nghiên cứu cẩn thận với nhiều tính toán vô cùng phức tạp, Dirac đã giải thích được vì sao những vật có kích thước càng nhỏ thì vận tốc di chuyển càng lớn, trong đó, vận tốc của electron tương đương vận tốc ánh sáng, đồng thời, electron vừa mang điện tích, lại vừa mang điện tích dương. Từ đó, ông cũng khẳng định được rằng, mọi hạt đều có đối hạt, cùng tính chất, nhưng trái ngược điện tích.

Theo lý thuyết Bigbang, đánh dấu sự hình thành ở 13.5 tỉ năm trước, số lượng vật chất với phản vật chất là bằng nhau. Tuy nhiên, sau khi vụ nổ xảy ra, vật chất dường như lớn hơn một chút so với phản vật chất, tức mỗi tỷ phản hạt thì lại có thêm một tỉ và 1 hạt vật chất.

Hình ảnh vụ nổ Bigbang

Vào tháng 10/2002, tại phòng thí nghiệm vật lý hạt nhân châu Âu, phản nguyên tử hydro được tạo thành từ phản positron và phản proton. Để thí nghiệm thành công, các phản nguyên tử bền vững, nhiệt độ môi trường làm thí nghiệm được kiểm soát tuyệt đối, duy trì ở mức -273 độ C vì nếu nhiệt độ cao, phản nguyên tử sẽ kết hợp lại với nguyên tử rồi biến mất ngay tức khắc.

Do quá trình tạo ra rất khó, nhu cầu lại lớn, cung thấp hơn cầu nên hiện nay, phản hydro và phản heli có giá thành rất đắt, khoảng 6.25 nghìn tỷ đô la Mỹ cho 1 gram. Theo CERN tính toán, để sản xuất 1 phần tỷ gam phản vật chất, số tiền tiêu tốn lên đến vài triệu franc Thụy Sỹ.

Phản vật chất dùng để làm gì?

Theo như nghiên cứu của các nhà khoa học trong dự án ACE tại CERN, phản vật chất được xem như một ứng cử viên đầy triển vọng và có tiềm năng để điều trị ung thư. Họ phát hiện ra rằng, khi chiếu xạ những khối u bằng những chùm hạt, năng lượng chúng giải phóng ra sau khi đi qua những mô khỏe mạnh bình thường. Các phản proton được sử dụng và bổ sung thêm một xung năng lượng nữa. Thí nghiệm này được tiến hành trên chuột đồng và tỏ ra hiệu quả, tuy nhiên, trên tế bào con người thì vẫn chưa có cuộc thực nghiệm nào.

Phản vật chất Hydro

Cách tạo ra phản vật chất

Các nhà khoa học CERN đã phát minh ra cách tạo ra phản vật chất bằng công nghệ va đập nguyên tử.

Họ tạo ra một đường hầm lớn, hình tròn, bên trong thiết kế nhiều bẫy từ trường. Chiều dài chỉ đủ để các hạt nguyên tử khi thả vào đây sẽ được gia tốc đủ lớn để có vận tốc tương đương vận tốc ánh sáng. Khi chúng lao đến và va đập với mục tiêu nào đó thì những hạt này sẽ vỡ ra thành các mảng nhỏ có kích cỡ nhỏ hơn cả nguyên tử. Đồng thời, một số hạt này sẽ bị loại ra khỏi bẫy  từ trường.

Toàn bộ phản proton được tạo ra từ máy gia tốc Tevatron ở Fermilab cho tới nay cộng dồn lại cũng chỉ được 15 nano gam còn tại CERN thì khoảng 1 nano gam và DESY (Đức) là xấp xỉ 2 nano gam. Trong thực tế, để tạo ra được 1g phản vật chất cần đến 25 triệu tỷ kWh và chi phí lên tới hơn 1 triệu tỷ đô la Mỹ

Ở ngoài tự nhiện, các nhà khoa học cũng đã tìm thấy được sự hình thành phản vật chất trong những đám mây giông lớn.

Các phản vật chất cũng có trong những đám mây giông

Sau khi được tạo thành, muốn lưu trữ phản vật chất, điều kiện phải là môi trường chân không vì nó có phản ứng với bất kỳ vật chất nào mà nó tiếp xúc nên không thể lưu trữ trong các thùng chứa được làm từ chất liệu thông thường.

Trên đây là một số chia sẻ của LabVIETCHEM về phản vật chất là gì? Cách tạo ra phản vật chất. Hy vọng các bạn đã có thêm những hiểu biết tốt hơn để trả lời cho mình câu hỏi “phản vật chất có thật hay không”

 Xem thêm:

• Tìm hiểu về hóa chất Asen có trong nước mắm - Có độc hại hay không?
• Các loại hóa chất tẩy rửa nhà bếp được ưa chuộng nhất hiện nay