Primul pas al energiei - Mici detalii despre materie

Dar, cel puţin eu, nu pot să nu sesizez nonsensul afirmaţiei. Materia este energie, antimateria este energie, ele se anulează la „contact” şi rezultă energie. Am dreptate cu nonsensul?!? Deci aici voi starta o discuție destul de științifică, pentru a putea înțelege ceva…

Voi începe de la cunoscuta bombă atomică de la Hiroshima… Efectul distrugător al acestei bombei se datorează fisiunii (ruperii) nucleare a doar 65 de kg de uraniu ”îmbogățit” (extrem de rudimentar față de tehnicile actuale…

Vreau să subliniez câtă energie s-a eliberat doar prin această fisiune și nu anularea materiei prin interacțiune a 32,5 kg de materie cu 32,5 kg de antimaterie (total 65 kg). Evident că rezultatul degajării de energie ar fi fost imens, aproape inimaginabil…

Acum voi ”intra” în ceva detalii de fizică (sau chimie) pură.

Energia imensă a bombei atomice a fost rezultatul ”ruperii” unui atom mai mare în doi sau mai mulți mai mici în condițiile unei reacții în lanț… Dar, anularea materiei reprezintă cu totul altceva, deoarece este vorba de un proces mult mai amplu, care implică mult mai multe ”componente”…

Să vedem, în mare, ce componente ar avea un atom de materie, inclusiv cel de antimaterie care este similar dar ”invers”.

Mergând mai departe pe raţionamentul oamenilor de ştiinţă, de exemplu, un atom are un conţinut numit nucleu, de sarcină rezultantă finală (suma potenţialelor particulelor subatomice care îl compun) pozitivă şi care "caută" permanent o sarcină negativă sub forma unui electron pentru a realiza echilibrul (eventual cuplarea cu alt atom care să compenseze lipsa electronului sau electronilor necesari realizării echilibrului).

Ei bine, chiar și aceste legături, fie ele și la atomii ”primordiali”, necesită sau eliberează energie la ”ruperea” lor.

Ar mai fi o „nuanţă interesantă” de comentat… Ce înseamnă „sarcină pozitivă” şi ce înseamnă „sarcină negativă”?!?

Având la bază cunoştinţe minime de fizică atomică (eventual şi cuantică), veţi „percepe” faptul că electronul (particulă subatomică, lepton, fundamentală – în sensul că nu se cunosc componente sau substructuri ale acestuia) este/ constituie „sarcina electrică negativă”…

Electronii „orbitează” în jurul nucleului atomic unde se află toate celelalte particule subatomice cunoscute…

O altă „proprietate” a lor este reprezentată de faptul că pot „părăsi” (destul de uşor) atomul respectiv (de care „aparţin”) fără a influenţa „apartenenţa” atomului respectiv (elementul chimic), determinând doar posibilitatea, acelui atom, de „cuplare în molecule” sau cu alţi atomi, formând diferite substanţe chimice (determinând proprietăţile chimice)…

Acum vin detalii interesante legate de aceşti electroni… Fiind fermioni (aparţinând primei generaţii a familiei de particule lepton), doi electroni nu pot ocupa aceeaşi stare cuantică, în conformitate cu principiul Pauli, al excluderii… Apoi, ca toate particulele elementare, aceştia sunt atât particulă, cât şi undă…

Din acest motiv, electronii joacă un rol esenţial în numeroase fenomene fizice, cum ar fi electricitatea, magnetismul, chimia şi conductivitatea termică, participând, de asemenea, la interacţiunile gravitaţionale, electromagnetice şi a celor legate de „forţa slabă”…

Întrucât electronul are sarcină, acesta are un câmp electric „înconjurător”, mişcarea acestuia determinând şi un câmp magnetic. Deci, discutăm despre un câmp electromagnetic, în condiţiile mişcării… Câmpurile magnetice produse din alte surse, evident, vor interacţiona în mişcarea unui electron, în conformitate cu legea Lorentz.

În final, de amintit, ar mai fi faptul că electronii, când sunt acceleraţi, radiază sau absorb energia sub formă de fotoni.

În limitele preciziei experimentale, sarcina unui electron este egală cu sarcina unui proton (dar de semn opus).

Fizicienii au delimitat că sarcina electrică pozitivă ar fi dată de proton, care este/ constituie „sarcina electrică pozitivă”, fiind o particulă subatomică, componentă a nucleului (este un nucleon, clasificat ca fiind un hadron, asemenea neutronilor), cu toate acestea nefiind o „particulă fundamentală” (cu toate că, spontan, nu există protoni liberi, „dovedind că aceasta este o particulă stabilă”).

Mai mult, numărul de protoni din nucleul atomic este cunoscut ca fiind „numărul atomic”, care determină elementul chimic căruia îi aparţine atomul. Variaţiile numărului de protoni, chiar dacă toţi atomii unui element nu sunt neapărat identici (izomerii şi izotopii, inclusiv moleculele protonate sau, cum sunt cunoscute ele, acizii Bronsted), determină comportament diferit faţă de elementul chimic reper…

Protonul liber, care nu este legat de nucleoni sau electroni, este o particulă stabilă care nu a fost observată să se descompună spontan în particule. Dar, pentru ca un proton să fie liber în mod natural este necesar un mediu plin de energie unde temperaturile sunt suficient de ridicate pentru a separa protonii de electroni, pentru care au o anumită afinitate…

Astfel, protonii liberi există în plasmă, care are o temperatură prea mare pentru a permite protonilor să se combine cu electronii. Protonii liberi de mare energie şi viteză alcătuiesc 90% din razele cosmice.

Aşadar, în condiţiile mediului înconjurător „uzual” naturii şi realizărilor umane, sarcina electrică negativă înseamnă plus de electroni, pozitivă înseamnă minus de electroni (deoarece despre protoni/ fluxuri de protoni nu se poate discuta în condiţiile descrise)…

În „avantajul” celor afirmate anterior, se poate prezenta şi faptul că, raportul dintre masa unui proton şi cea a unui electron este de aproximativ 1836 (protonul are a masă mai mare decât de electronului de 1836 ori)…

Evident că vom considera faptul că nucleul atomic are „sarcina electrică pozitivă” şi, evident, electronii vor da starea de „sarcină electrică negativă”…

Mai pe scurt, avem electroni, avem sarcină negativă, nu avem electroni, avem sarcină pozitivă… „Am” este negativ, „Nu am” este pozitiv… Dar tot despre „o lipsă” se va putea discuta… Şi asta, deoarece protonul este o „componentă” a nucleului şi nu se „plimbă” prea uşor.

În final, măsurătorile astronomice arată că raportul de masă proton-electron a păstrat aceeaşi valoare, cum este prevăzut în „modelul standard”, pentru cel puţin jumătate din vârsta universului… Cealaltă jumătate a vârstei universului, cea de la început, are particularitățile ei, după cum vom vedea.

(Prelucrare Postare 28 ianuarie 2015/ 2017/ 2020 dorinm.ro și blogul de pe wordpress)

Dorin, Merticaru

|Materie și antimaterie|
-Mici detalii despre materie-
|Materie și materie întunecată|