Avainero aineen ja antiaineen välillä on, että aineella ja antiaineella on vastakkaiset sähkövaraukset.
Aine hallitsee universumiamme. Asiat, kuten planeetat, tähdet ja ihmiset, koostuvat aineesta, mutta on myös pimeää ainetta ja pimeää energiaa, joita emme voi helposti havaita. Tiedemiehet ovat kuitenkin havainneet, että aine tulee pareittain. Se tarkoittaa; kaikella aineella on oma antimateriaalinsa, jolla on identtiset ominaisuudet paitsi sähkövaraus. Esimerkiksi protonilla on positiivinen varaus, kun taas antiprotonilla on negatiivinen varaus. Mutta niillä on sama massa ja muut ominaisuudet.
Mikä on aine?
Aine on mikä tahansa aine, jolla on massa ja tilavuus. Aine koostuu atomeista. Atomi koostuu subatomisista hiukkasista. Yleensä pidämme kuitenkin atomia aineen perusyksikkönä. Termi aine ei sisällä massattomia hiukkasia, kuten fotoneja. Lisäksi energiailmiöitä, kuten valoa ja ääntä, ei pidetä aineina. Aine voi esiintyä eri faaseissa: kiinteässä faasissa, nestefaasissa ja kaasufaasissa. Aineen toinen vaihe on kuitenkin mahdollinen; nimeämme sen plasmatilaksi. Plasmatila sisältää atomeja, ioneja ja vapaita elektroneja, jotka poistetaan atomeista muodostaen ioneja.
Atomi sisältää atomiytimen, joka sisältää protoneja ja neutroneja sekä joitain muita subatomisia hiukkasia, joita ympäröi elektronipilvi. Nykyaikainen kvanttifysiikka kuitenkin väittää, että atomi voi toimia sekä hiukkasena että a altona; me kutsumme tätä a alto-hiukkaskaksinaisuudeksi.
Kuva 01: Protonin kvarkkirakenne
Atomien tai protonien, neutronien ja elektronien lisäksi voimme määrittää aineen myös leptoneilla ja kvarkeilla. Nämä ovat aineen alkuainehiukkasia. Tämän määritelmän mukaan tavallinen aine on mitä tahansa, joka koostuu leptoneista ja kvarkeista. Siksi kysymys on kaikesta, mikä ei sisällä antileptoneja ja antikvarkeja. Leptonit ja kvarkit muodostavat atomeja. Atomit yhdistyvät muodostaen molekyylejä. Atomit ja molekyylit voidaan nimetä aineiksi. Elektronit ovat kuitenkin eräänlainen leptonityyppi, ja protonit ja neutronit koostuvat kvarkkihiukkasista. Siksi kaikki nämä määritelmät johtavat ajatukseen, että aine on mitä tahansa, jolla on massa ja tilavuus, eikä antimateriaa.
Mikä on antimateria?
Antiaine on ainetta, joka sisältää antihiukkasia, jotka edistävät aineen muodostumista. Siksi antimateria on aineen vastakohta. Esimerkiksi protoni ja antiprotoni ovat aineen ja antiaineen pari, vastaavasti. Aineen ja antiaineen pareilla on sama massa, mutta vastakkaiset sähkövaraukset. Heillä on myös joitain eroja kvanttiominaisuuksissa. esim. protoni on positiivisesti varautunut, kun taas antiprotonilla on negatiivinen varaus.
Kuva 02: Pilvikammiovalokuva positronista
Aineen ja antiaineen törmäys voi johtaa molemminpuoliseen tuhoon. Se tarkoittaa, että sekä aine että antimateriaali muuttuvat muiksi hiukkasiksi, joilla on sama energia. Tuhoaminen voi aiheuttaa voimakkaita fotoneja, kuten gammasäteitä, neutriinoja ja joitain muita hiukkas-antihiukkas-pareja. Suurin osa tuhoutumisesta vapautuvasta energiasta on kuitenkin ionisoivaa säteilyä.
Aineen tapaan antimateriaalihiukkaset voivat sitoutua kunkin kanssa muodostaen antimateriaa. Esimerkiksi positroni on elektronin antipartikkeli, kun taas antiprotoni on protonin antipartikkeli; nämä kaksi antihiukkasta voivat sitoutua muodostaen antivetyatomin. Voimme merkitä antimateriaalia käyttämällä pylväsmerkkiä hiukkasen symbolin päällä erottaaksemme sen aineesta.
Mitä eroa on aineen ja antiaineen välillä?
Avainero aineen ja antiaineen välillä on, että aineella ja antiaineella on vastakkaiset sähkövaraukset. Antimateriaali on pohjimmiltaan aineen vastakohta, mutta niillä on samat ominaisuudet kuin sähkövaraus.
Alla infografiassa on yhteenveto aineen ja antiaineen erosta.
Yhteenveto – Materia vs antimateria
Antiaine on aineen vastakohta, mutta niillä on identtiset ominaisuudet sähkövarauksen lisäksi. Avainero aineen ja antiaineen välillä on, että aineella ja antiaineella on vastakkaiset sähkövaraukset.
