26. ANTIMATERIJA I ANIHILACIJA MATERIJE I ANTIMATERIJE NE POSTOJE
 
   Sa otkrićem pozitrona 1933. godine u fizici se pojavila čudna i izuzetno interesantna oblast, oblast antimaterije. Bilo je to veliko iznenađenje, kako za fizičare, tako i za astronome, filozofe i sve one koji se bave pitanjem nastanka i sastava materijalnog sveta.
   Još kod otkrića pozitrona utvrđeno je da on ima istu masu kao i elektron i da mu je naelektrisanje iste veličine kao i kod elektrona, ali suprotnog znaka, pa je zbog toga i dobio ime pozitron.
   Potvrda da je pozitron navodno antimaterija i da kao takav stupa u anihilaciju sa materijom "potvrđena je eksperimentom" odmah kod otkrića. Još tada je utrvđeno da pozitron isčezava posle vrlo kratkog vremena od nastanka, a da sa mesta isčeznuća nastaje emisija dva gama zraka istih enegija od 0,511 MeV. Pošto je ta energija jednaka proizvodu mase elektrona (ili pozitrona) i kvadrata brzine svetlosti, to je zaključeno da gama zraci potiču od anihilacije pozitrona i elektrona, to jest, zaključeno je da je pozitron antimaterija i da zbog toga pri kontaktu sa elektronom dolazi do njihovog uništavanja - anihilacije. U tom procesu njihove mase navodno isčezavaju pretvarajući se u energiju zračenja, kako je to i predviđano čuvenom jednačinom
(26.1)

   Tako je dokazano postojanje ne samo antimaterije i anihilacije materije i antimaterije, već i ispravnost tvrđenja da se materija pretvara u energiju po navedenoj jednačini (26.1).
   Kasnije su otkrivene i druge čestice "antimaterije" i potvrđena simetrija u prirodi, to jest potvrđeno je da za svaku česticu materije postoji i čestica antimaterije.
   Ipak i pored svega gore navedenog, detaljnijom analizom interakcije pozitrona i elektrona, dovodi se u sumnju tvrđenje o postojanju njihove anihilacije, kao i tvrđenje da je pozitron antimaterija. U daljem tekstu biće učinjen pokušaj da se to i dokaže.
   Da bi se izveo taj dokaz neophodno je prvo odrediti energiju magnetskog polja koju elektron i pozitron, kao naelektrisane čestice, generišu svojim kretanjem. Istovremeno sa tim treba odrediti poluprečnik elektrona u zavisnosti od brzine njegovog kretanja i posebno u trenutku njihovog sudara. Zatim, koristeći Kulonov zakon, treba odrediti kinetičku energiju elektrona i pozitrona u trenutku njihovog sudara. Upoređivanjem veličine energije magnetskog polja i kinetičke energije elektrona i pozitrona sa energijom gama zračenja, koja se pri njihovom sudaru emituje, dolazi se do traženog dokaza da energija zračenja potiče od kinetičke energije elektrona i pozitrona, da ne postoji anihilacija elektrona i pozitrona i da pozitron nije antimaterija.
 
26.1 Energija magnetskog polja i poluprečnik elektrona u kretnju
 
   Ovaj proračun važi i za pozitron, jer je energija magnetskog polja elektrona u kretanju jednaka energiji magnetskog polja pozitrona pri istoj brzini kretanja.
   Ako smatramo da elektron ima oblik sfere onda se njegov poluprečnik najlakaše izračunva korišćenjem jednačine za elektrostatičku energiju elektrona. Takav proračun se najčešće i javlja u stručnim publikacijama. Međutim, on ne daje veličinu poluprečnika u zavosnosti od brzine kretanja elektrona. Da bi se izračunao poluprečnik elektrona u zavisnosti od brzine treba koristiti jednačinu za energiju magnetskog polja, koju elektron, kao naelektrisana čestica, generiše svojim kretanjem. Taj proračun je prvi dao Hevisajd jednačinom (23.40), zatim Lorenc u Elektronskoj teoriji i Miliken (Millikan) [17], koji, u nešto izmenjenom obliku, navodimo u daljem tekstu.
   Energija magnetskog polja po jedinici zapremine data je jednačinom
(26.2)

   Jačina magnetskog polja na rastojanju od električnog tovara u kretanju u ravni tovara je , gde je električni tovar, a njegova brzina. Osim toga, jačina magnetskog polja u tački koja je udaljena od električnog tovara, gde označava ugao između i pravca kretanja, data je jednačinom
(26.3)

Otuda je ukupna energija magnetskog polja, stvorena dejstvom električnog tovara u kretanju
(26.4)

gde je element zapremine, a integracija proširena preko celog prostora. Međutim, izražavajući veličinama , , i , imaćemo
(26.5)

Prema tome, ukupna energija je
(26.6)

Kako je kinetička energija to se poluprečnik sfere električnog tovara u kretanju nalazi stavljajući
(26.7)

a odatle
(26.8)

Ovo važi dok je malo u poređenju sa brzinom svetlosti.
   Hevisajd i Lorenc, a zatim i Miliken su našli da je poluprečnik elektrona, pri brzinama znatno manjim od brzine svetlosti jednak 1,9·10-15 m. Korišćenjem tačnijih, kasnije utvrđenih, vrednosti za masu i naelektrisanje elektrona dobijamo da je pri znatno manjim brzinama od brzine svetlosti poluprečnik elektrona

   Za slučaj većih brzina elektrona ne može se u jednačini (26.7) koristiti klasični izraz za kinetičku energiju , jer se sa povećanjem brzine povećava i magnetsko polje proizvedeno njegovim kretanjem, a što se manifestuje kao povećanje mase elektrona. Zbog toga u jednačni (26.7) treba koristiti formulu za kinetičku energiju kod koje se uzima u obzir povećanje mase elektrona sa brzinom
(26.9)

   Posle smene jednačine (26.9) u jednačinu (26.7) i rešavanjem iste dobijamo
(26.10)

   Korišćenjem jednačine (26.10) izračunate su i u tabeli 26.1 date vrednosti poluprečnika elektrona u zavisnosti od brzine.
   Kao što se iz tabele vidi poluprečnik elektrona se smanjuje sa povećanjem brzine. Međutim, treba naglasiti da to smanjenje nije po jednačini , koju je dao Lorenc. Sa povećanjem brzine ta razlika se povećava. Radi upoređenja u tabeli su navedene i vrednosti poluprečnika izračunatih po navedenoj Lorencovoj jednačini.
 
   Tabela 26.1
0,001
1,87862685
1,8786
0,1
1,864
1,869
0,2
1,822
1,841
0,3
1,751
1,791
0,4
1,650
1,722
0,5
1,518
1,628
0,6
1,353
1,503
0,7
1,150
1,342
0,8
0,902
1,127
0,866025403
0,70448507
0,939
0,9
0,588
0,819
0,95
0,385
0,587
0,98
0,224
0,374
0,99
0,151
0,265

   Poluprečnik elektrona je najtačnije izračunat i u tabeli 26.1 dat za slučaj trenutka sudara sa pozitronom kada je njegova brzina . Pri toj brzini poluprečnik elektrona je 0,70448507·10-15 m, a energija njegovog magnetskog polja, prema jednačini (26.9), jednaka je energiji njegove navodne anihilacije. Pri toj istoj brzini i poluprečniku pozitron trakođe stvara magnetsko polje iste energije. Iz ovog se vidi da energija dva gama zraka od po 0,511 MeV, koji nastaju pri sudaru pozitrona i elektrona, potiče od energije magnetskih, ili tačnije rečeno od elektromagnetskih polja elektrona i pozitrona, a ne od njihove navodne anihilacije. Ovo je jedan dokaz da ne postoji anihilacija elektrona i pozitrona. U daljem tekstu biće dat i drugi dokaz baziran na dobro poznatom Kulonovom zakonu.
 
26.2 Kinetička energija elektrona i pozitrona pri sudaru
 
   S obzirom da elektron i pozitron imaju jednaka po veličini, a suprotna po znaku naelektrisanja, to među njima deluje privlačna Kulonova sila
(26.11)

gde je rastojanje centara sfera elektrona i pozitrona.
   Rad koji vrši sila privlačenja na putu do sudara pretvara se u energiju kretanja, to jest u kinetičku energiju svakog od njih. U toku tog procesa elektron i pozitron, pre sudara, prelaze po polovinu međusobnog rastojanja , pa je kinetička energija elektrona, a takođe i pozitrona, data jednačinom
(26.12)

gde je rastojanje centara sfera elektrona i pozitrona u trenutku sudara, to jest .
   Da bi se dokazalo da se kinetičke energije elektrona i pozitrona, pri njihovom sudaru, pretvaraju u energiju zračenja, u vidu dva gama zraka, treba dokazati da se sudar događa kada su te energije dostigle vrednost jednaku = 0,511 MeV = 8,18710414·10-14 J i da je tada rastojanje centara sfera elektrona i pozitrona jedanko zbiru poluprečnika tih sfera. Stoga, uzimajući da je
(26.13)

nalazimo da je

   Dakle, kao što je pokazano, traženo rastojanje , pri kojem su kinetičke energije jednake , jednako je rastojanju na kojem se događa sudar, to jest jednako je zbiru poluprečnika elektrona i pozitrona. Veličina tog poluprečnika izračunata je ranije korišćenjem jednačine za energiju magnetskog polja i uslova da ta energija bude jednaka .
   Tako i ovaj drugi način proračuna, baziran na dobro poznatom Kulonovom zakonu, potvrđuje da elektron i pozitron, u trenutku sudara, poseduju kinetičke energije koje su jednake , a koje se transformišu u energije dva gama zraka za koje savremena fizika tvrdi da potiču od anihilacije elektrona i pozitrona.
   Kada bi se događala anihilacija onda bi ukupna energija gama zračenja, sa mesta sudara elektrona i pozitrona, morala biti dva puta veća od dobro poznate energije = 2·0,511 MeV, koja je eksperimentom mnogo puta potvrđena.
   Ako bi, uprkos napred navedenih dokaza, neko i dalje tvrdio da se anihilacija elektrona i pozitrona zaista događa, onda bi taj bio obavezan da objasni šta se dogodilo sa kinetičkim energijama ove dve čestice u trenutku njihovog sudara i navodnog isčeznuća putem anihilacije.
   U vezi sa tim dobro je da se potsetimo da se veoma sličan slučaj pretvaranja kinetičke energije elektrona u zračenje događa kod zakočnog zračenja (Bremsstrahlung), ili kod dobro poznatog rentgenskog zračenja. Na primer, za ostvarenje rentgenskog zračenja elektorn se ubrzava do određene brzine pomoću visokog električnog napona. Dakle, ulaže se električna energija da bi elektron postigao određenu brzinu, a time i određenu kinetičku energiju. Pri udaru elektrona u anodu ta kinetička energija prelazi u rentgensko zračenje. Energija tako proizvedenih rentgenskih zraka jednaka je kinetičkoj energiji elektrona koju su oni imali pre udara u anodu, ili energiji elektromagnetskog polja koje su elektroni proizveli svojim kretanjem do sudara sa anodom.
   S obzirom da je dobro poznato da se energija ne može uništiti - nestati bez traga, to smo prinuđeni da zaključimo da su kinetičke energije elektrona i pozitrona promenile samo oblik postojanja, to jest da su se pretvorile u energiju gama zračenja. A pošto energije tih gama zraka potiču od kinetičkih energija to smo takođe pirinuđeni da zaključimo da anihilacija uopšte ne postoji, bar što se tiče navodno najpoznatijeg i najproučenijeg slučaja anihilacije u fizici, anihilacije elektrona i pozitrona, koji služi kao krunski dokaz da se materija navodno pretvara u energiju, a takođe i kao krunski dokaz navodnog postojanja antimaterije.
 
26.3 Pozitron nije antimaterija
 
   Slučajnost da kinetičke energije elektrona i pozitrona, u trenutku njihovog sudara, iznose tačno , dovela je u zabludu fizičare da prihvate tvrđenje o postojanju anihilacije elektrona i pozitrona, a shodno tome, da pozitron, kao i neke druge kasnije otkrivene čestice, svrstavaju u jednu novu izmišljenu oblast fizike, u oblast antimaterije. Tako je sa otkrićem pozitrona navodno otkriveno i postojanje antimaterije.
   Fizičari smatraju da pozitron, kao antimaterija, ne može da opstane u prisustvu materije, pa ga zbog toga navodno i nema u prirodi. To tvrđenje je bazirano na činjenici da pozitron nakon pojave brzo isčezava uz napred opisanu pojavu zračenja sa mesta isčeznuća.
   Međutim, već dugo vremena je poznato da i jezgra atoma nekih elemenata emituju pozitrone. Tako su, na primer, Irena Kiri i njen muž Pjer još 1934. godine otkrili da bor, magnezijum i aluminijum zrače pozitrone posle bombardovanja istih sa alfa česticama. Tada je za slučaj bora utvrđeno da je vreme poluraspada kod takvog zračenja 14 minuta. U ovom slučaju pozitron dolazi iz jezgra atoma i ta činjenica zbunjuje. Ako je pozitron antimaterija onda bi još u jezgru atoma moralo doći do njegove anihilacije, jer je tamo izuzetno gusta koncentracija materije. Zbog toga bi trebalo da bude nemoguća emisija pozitrona, kao antimaterije, iz jezgra atoma materije. Pa ipak i pored toga ona se događa.
   Kad se uzme u obzir sve napred izneto proizilazi da pozitron, kao najranije otkriven i navodno najbolje poznat predstavnik antimaterije, nije antimaterija i da kao takav ne stupa u anihilaciju sa materijom. Drugim rečima rečeno, ne postoji antimaterija.
 
26.4 Nova neutralna čestica - ELPOTRIN
 
   Pod uticajem Specijalne teorije relativnosti u modernoj nuklearnoj fizici se tvrdi da se energija može pretvoriti u materiju, što je obrnut proces od procesa anihilacije, gde se ukupna materija čestica pretvara u energiju. Kao glavni dokaz za to uzima se pojava nastajanja para pozitron - elektron pri ozračivanju materije sa gama zracima čije su energije jednake ili veće od 1,022 MeV. I ova pojava navodnog prelaska energije u materiju dobro je poznata i mnogo puta eksperimentom potvrđena. Interesantno je napomenuti da je stvaranje parova moguće samo u prisustvu materije, a da se ne zna kakva je uloga materije u tom nedovoljno proučenom fizičkom procesu. Takođe je dobro poznato da kosmički zraci, čije energije mogu biti i do 1020 eV, pri sudaru sa atomima proizvode čitave pljuskove parova pozitron - elektron. I za tu pojavu se tvrdi da je rezultat prelaska energije kosmičkog zračenja u materiju ili tačnije rečeno u materiju i antimateriju.
   Napred izneto tvrđenje je pogrešno, jer kod pojave pozitron - elektron parova nema prelaska energije u materiju, to jest nema stvaranja novih čestica, jer te čestice - parovi potiču iz jezgra atoma odakle bivaju izbačene pod dejstvom spoljnjeg zračenja. Jasno je da se u procesu vezanom za pojavu parova deo energije kosmičkih i gama zraka, čije su energije veće od energije veze para elektron - pozitron, troši i na povećanje brzine kretanja, a time i povećanje mase elektrona i pozitrona. Kao što je ranije rečeno to povećanje elektromagnetske mase naelektrisanih čestica u kretanju nastaje usled generisanja magnetskog polja, koje se opire daljem povećanju brzine čestice. Dakle, u procesu nastajanja parova elektron - pozitron ne stvaraju se nove čestice na račun utroška energije.
   Elektron i pozitron pri sudaru ne isčezavaju u vidu zračenja, već obrazuju novu, dosad nepoznatu, neutralnu česticu čija je masa jednaka dvostrukoj masi elektrona. Tu novu česticu bi trebalo nazvati ELPOTRIN, što je skraćenica od elektron i pozitron i potseća na hipotetičku česticu neutrino. Energija veze elpotrina je 1,022 MeV. Dokaz za ovo kao i uopšte postojanje pozitrona u materiji je i pojava parova pozitron - elektron pri ozračivanju materije sa gama zracima čije su energije jednake ili veće od energije veze elpotrina.
   Pauli (Pauli) je 1927. godine dao hipotezu da se pri -transformaciji pored -čestice emituje još jedna čestica. Tu hipotetičku česticu nazvao je neutrino. Ona nema naelektrisanje, a masa joj je beznačajna pa zbog toga ne deluje na raspoložive detektore i izmiče našem zapažanju.
   Navodno sigurna potvrda postojanja slobodnog neutrina dobijena je tek 1953. godine eksperimentima koje su izveli F. Rinz (Reines) i C. Kauen (Cowan). Tvrdi se da je tada u moćnom fisionom reaktoru ostvaren ogroman fluks antineutrina i da je pri tome ustanovljeno dejstvo antineutrina na protone na sledeći način
(26.14)

   Dakle, protoni su bombardovani sa antineutrinima i pri tome su navodno dobijeni neutroni i pozitroni , to jest, protoni, elektroni, pozitroni i antineutrini.
   Interakciju (26.14) treba prihvatiti sa rezervom i pored toga što su navedena dva naučnika nedavno dobili Nobelovu nagradu za taj dokaz postojanja neutrina.
   Prva sumnja u navedeni dokaz postojanja neutrina bazira se na tome što nema dokaza da su u navedenoj interakciji učestvovali antineutrini, već se to samo pretpostavljalo.
   Druga sumnja u dokaz se odnosi na realnost interakcije sa stanovišta zakona o konzervaciji broja čestica i naelektrisanja. U datom slučaju u interakciju stupaju dve čestice: antineutrino i proton, a iz te interakcije izlaze četiri čestice: pozitron i neutron, koji se raspada na proton, elektron i antineutrino, čije prisustvo takođe nije dokazano.
   Daleko realnija interakcija, kod tog eksperimenta, mogla bi se zasnivati na bombardovanju protona sa elpotrinima umesto antineutrinima. U tom slučaju interakcija bi tekla na sledeći način
(26.15)

gde je elpotrin, koji se sastoji od pozitrona i elektrona . Iz ovog proizilazi da su dobijeni rezultati nevedenim eksperimentom dokaz postojanja elpotrina, a ne dokaz postojanja neutrina.
 
26.5 Sastav i priroda materije
 
   Što je veća energija gama zraka, sa kojim se vrši ozračivanje materije, to je uspešnije razbijanje jezgra atoma i njegovih delova, pa je i broj parova pozitron - elektron, koji se pri tome javljaju, veći. Ta činjenica i činjenica da su otkrivene samo neutralne čestice i čestice sa jediničnim naelektrisanjem (negativnim i pozitivnim) vodi nas ka zaključku da je sva materija sastoji samo od dve osnovne čestice i to čestice sa negativnim električnim nabojem, koja je nazvana ELEKTRON i čestice sa pozitivnim električnim nabojem, koja je nazvana POZITRON. Sve druge stabilne i nestabilne čestice su kombinacija ove dve čestice. To opet vodi ka zaključku da je u prirodi broj elektrona jednak broju pozitrona i da je tako uspostavljena simetrija i ravnoteža naelektrisanja. U vezi naelektrisanja treba skrenuti pažnju i na sledće. Ukupna kinetička energija elektrona, a i pozitrona, izračunata korišćenjem Kulonovog zakona po jednačini (26.13), jednaka je energiji magnetskog polja koje oni generišu svojim kretanjem.
   Kada bi elektron imao masu, u klasičnom smislu, onda bi se njegova ukupna energija kretanja, izračunata na osnovu Kulonovog zakona, sastojala od kinetičke energije te mase u kretanju i energije magnetskog polja, koje on generiše svojim kretanjem kao naelektrisana čestica. Međutim, iznenađujuće je da elektron u kretanju ne poseduje, u klasičnom smislu, kinetičku energiju neke mase u kretanju. Njegova celokupna kinetička energija sastoji se samo od energije njegovog magnetskog polja. To je i ovde dokazano upoređenjem veličine energije magnetskog polja i kinetičke energije elektrona pri njegovom sudaru sa pozitronom. U oba slučaja one su bile jednake . Na osnovu ovih činjenica za sada se može izvesti samo jedan razborit zaključak i to sledeći. Celokupna masa elektrona i pozitrona, kao i materije uopšte, je elektromagnetske prirode.
   Međutim, ako elektron i ima neku masu, u klasičnom smislu, onda je njena veličina daleko manja od njegove mase , za koju se kaže da je masa mirovanja elektrona, pri čemu se zaboravlja da elektron nikad ne miruje, jer ima svoj spin, što se za sada pouzdano zna. Takođe, kod elektrona, ne treba isključiti ni druge oblike kretanja, kao što su, na primer, oscilatorna kretanja.
   Ovde treba imati u vidu još i to da su mase elementarnih čestica u atomu manje od masa tih istih čestica u stanju mirovanja izvan atoma. Ranije smo videli da masa električne čestice, ili tačnije rečeno inercija električne čestice, zavisi od brzine kretanja te čestice. Imajući u vidu ove činjenice možemo takodje zaključiti da oslobođena energija prilikom fisije i fuzije jezgra atoma potiče od kinetičkih energija čestica jezgra. Prema tome, defekt mase u slučaju atomskog jezgra je u stvari defekt kinetičkih energija čestica jezgra.
   U vezi napred iznetog može se ukratno zaključiti sledeće:
- Ne postoji antimaterija niti anihilacija pozitrona i elektrona;
- Energija gama zračenja, koje se pojavljuje pri sudaru pozitrona i elektrona potiče od kinetičke energije pozitrona i elektrona;
- Pozitron ne isčezava pri sudaru sa elektronom, već sa njim formira novu, do sada nepoznatu, neutralnu česticu koju smo nazvali ELPOTRIN;
- Masa elpotrina je 1,8219·10-30 kg, a energija veze 1,022 MeV;
- Sva materija se sastoji samo od dve osnovne čestice: od elektrona i pozitrona, i
- Masa i materija u celini su elektromagnetske prirode.
 
početak