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

Chu Văn An

Phản vật chất là gì? Phản vật chất có thật hay không? Đó là thắc mắc của nhiều người về sự tồn tại của khái niệm “Phản vật chất”. Để giúp bạn có được câu trả lời chính xác nhất, LabTrường Chu Văn An đã nghiên cứu và tổng hợp lại qua bài viết dưới đây. Hãy cùng chúng tôi tìm hiểu ngay và có được câu trả lời cho chính mình nhé!

Phản vật chất là gì?

Phản vật chất là một thuật ngữ vật lý, nó được hình thành từ các phản hạt cơ bản như phản electron, phản neutron, v.v..

Trong phản vật chất, phản hạt là những hạt có khối lượng bằng nhau nhưng có dấu hiệu khác với những hạt cơ bản mà con người đã biết trước đây. Ví dụ, phản electron hoặc positron có cùng khối lượng với electron nhưng có điện tích dương.

Hạt vật chất và phản vật chất

Khi phản proton kết hợp với phản electron, hydro được hình thành. Vì vậy, khi phản vật chất gặp vật chất, chúng sẽ hủy lẫn nhau và giải phóng các photon năng lượng cao hay còn gọi là tia gamma hay cặp vật chất-phản vật chất.

Phản vật chất có thật không?

Phản vật chất có nguồn gốc từ trí tưởng tượng của con người vào năm 1930 và nguồn gốc của nó là bộ phim “Star Trek”, trong đó con tàu vũ trụ trong bộ phim này được đẩy với tốc độ nhanh hơn tốc độ ánh sáng nhờ nhiên liệu năng lượng cao.

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

Từ ý tưởng này, phản vật chất đã được phát hiện và trở thành hiện thực khi con người phát hiện ra nó ở những thiên hà xa xôi trong thời kỳ nguyên thủy của vũ trụ.

Không chỉ bắt nguồn từ trí tưởng tượng, phản vật chất còn được chế tạo dựa trên nghiên cứu khoa học của nhà vật lý người Anh Paul Dirac. Bằng nghiên cứu kỹ lưỡng và nhiều phép tính cực kỳ phức tạp, Dirac đã giải thích được tại sao vật càng nhỏ thì tốc độ chuyển động càng lớn, trong đó tốc độ của electron tương đương với tốc độ ánh sáng, đồng thời electron mang cả điện tích và điện tích dương. Từ đó, ông cũng khẳng định rằng mọi hạt đều có những hạt trái dấu nhau, cùng tính chất nhưng mang điện tích trái dấu.

Theo lý thuyết Vụ nổ lớn, đánh dấu sự hình thành của nó cách đây 13,5 tỷ năm, lượng vật chất và phản vật chất là bằng nhau. Tuy nhiên, sau vụ nổ, vật chất dường như lớn hơn phản vật chất một chút, nghĩa là cứ mỗi tỷ phản hạt thì có thêm một tỷ lẻ một hạt vật chất.

Hình ảnh vụ nổ Bigbang

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

Do quá trình tạo ra rất khó khăn, nhu cầu lớn, cung lại thấp hơn cầu nên hiện nay phản hydro và phản heli rất đắt, khoảng 6,25 nghìn tỷ đô la Mỹ cho 1 gam. Theo tính toán của CERN, để sản xuất được 1 phần tỷ gam phản vật chất phải tốn tới vài triệu franc Thụy Sĩ.

Phản vật chất dùng để làm gì?

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

Phản vật chất hydro

Cách tạo ra phản vật chất

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

Họ tạo ra một đường hầm hình tròn lớn, bên trong có nhiều bẫy từ tính. Độ dài vừa đủ để khi rơi vào hạt nguyên tử, chúng sẽ được gia tốc đủ để có vận tốc tương đương với vận tốc ánh sáng. Khi lao tới và va chạm với mục tiêu, những hạt này sẽ vỡ thành những mảnh nhỏ nhỏ hơn nguyên tử. Đồng thời, một số hạt này sẽ bị loại khỏi bẫy từ.

Cho đến nay, tất cả các phản proton được tạo ra bởi máy gia tốc Tevatron tại Fermilab chỉ nặng tới 15 nanogram, trong khi ở CERN nó là khoảng 1 nanogram và DESY (Đức) là xấp xỉ 2 nanogram. Trên thực tế, để tạo ra 1g phản vật chất cần tới 25 triệu tỷ kWh và tiêu tốn hơn 1 triệu tỷ USD.

Trong tự nhiên, các nhà khoa học cũng đã tìm thấy sự hình thành phản vật chất trong các đám mây bão lớn.

Phản vật chất cũng có mặt trong mây bão

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

Trên đây là một số chia sẻ từ Labvietchem Phản vật chất là gì? Cách tạo ra phản vật chất. Mong các bạn hiểu rõ hơn để trả lời câu hỏi “Phản vật chất có thật hay không?”

Xem thêm:

• Tìm hiểu về hóa chất Asen trong nước mắm – Có độc hay không?
• Các loại hóa chất tẩy rửa nhà bếp phổ biến nhất hiện nay