Pimeaine vs antimatteri
Pimeä aine ja antimateriaali ovat kaksi aineen muotoa, jotka ovat vähiten ymmärrettyjä. Pimeä aine on aineen muoto, joka ei ole havaittavissa sähkömagneettisen spektrin kautta, vaan havaittavissa vain gravitaatiovuorovaikutusten kautta. Antimateria on aineen muoto, joka on aineen "negatiivinen" tai "vastakohta". Molemmilla näillä käsitteillä on erittäin tärkeä rooli sellaisilla aloilla kuin tähtitiede, astrofysiikka, hiukkasfysiikka, kosmologia ja jopa energiantuotanto. Näiden käsitteiden erittäin hyvä ymmärtäminen on elintärkeää, jotta voit menestyä näillä aloilla. Tässä artikkelissa aiomme keskustella siitä, mitä pimeä aine ja antimateriaali ovat, niiden yhtäläisyyksiä, pimeän aineen ja antiaineen määritelmiä ja lopuksi eroa pimeän aineen ja antiaineen välillä.
Mikä on pimeä aine?
Kosmologiassa ja tähtitieteessä pimeällä aineella tarkoitetaan mitä tahansa aineen muotoa, jota ei voida havaita optisilla tai radioteleskoopeilla. Teleskoopit näkevät säteilevän, heijastuneen tai sironneen valon tai muun muodon sähkömagneettisia a altoja. Jos jotkin aineen muodot eivät säteile, siroa tai heijasta valoa ja muita sähkömagneettisia a altoja, ne luokitellaan pimeäksi aineeksi. Toistaiseksi pimeän aineen läsnäolo voidaan ennustaa vain gravitaatiovaikutusten avulla. On olemassa useita gravitaatiomenetelmiä pimeän aineen määrän havaitsemiseksi ja arvioimiseksi järjestelmässä. Yksi menetelmä on käyttää pimeän aineen taustasäteilyn painovoimalinssiä arvioimaan läsnä olevan pimeän aineen määrää. Galakseissa ja galaksiklustereissa galaksien pyörimistä, vetovoimaa ja törmäyksiä voidaan käyttää määrittämään läsnä olevan pimeän aineen määrä. Friedmannin yhtälöihin ja FLRW-metriikkaan perustuvien havainnoitavissa olevan universumin suuriin rakenteisiin perustuvien havaintojen mukaan pimeän aineen osuus on noin 23 prosenttia havaittavan maailmankaikkeuden kokonaismassasta – energiatiheydestä, kun taas tavallinen aine vain noin 4.6 prosenttia havaittavan maailmankaikkeuden massa-energiatiheydelle. Pimeän aineen määrällä universumissa on tärkeä rooli päätettäessä laajenemisnopeudesta ja sitä kautta maailmankaikkeuden tulevaisuudesta.
Mikä on antimateria?
Antiaineen ymmärtämiseksi on ensin ymmärrettävä, mitä antihiukkaset ovat. Suurimmalla osalla tuntemistamme hiukkasista on antihiukkasia. Antihiukkanen on hiukkanen, jolla on täsmälleen sama massa, mutta päinvastainen varaus. Varaus ei kuitenkaan ole ainoa ero hiukkasten ja antihiukkasten välillä. Jos hiukkanen ja antihiukkanen kohtaavat, ne tuhoutuvat tuottaen energiaa. Jotta tuhoutuminen tapahtuisi, sekä hiukkasen että antihiukkasen on oltava asianmukaisissa kvanttitiloissa. Antimateriaali on antihiukkasista koostuvaa ainetta. Esimerkiksi antivetyatomi voidaan muodostaa antiprotonin ja antielektronin (tunnetaan myös nimellä positron) yhdistelmällä.
Mitä eroa on pimeällä aineella ja antimateriaalilla?
• Pimeä aine ei ole vuorovaikutuksessa sähkömagneettisen spektrin kanssa; siksi se ei ole havaittavissa millään sähkömagneettisen aallon havaitsemismenetelmällä (esim. teleskoopit, radiovastaanottimet jne.). Antimateria voidaan havaita sähkömagneettisen spektrin kautta.
• Antimateriaali tuhoutuu törmäyksessä normaalin aineen kanssa, mutta pimeä aine ei toimi näin.
• Antiaineen luonne ymmärretään jonkin verran paremmin kuin pimeän aineen luonne.
