Երբ հանդիպում են նյութն ու հականյութը

Տիեզերքի այն հատվածը, որտեղ մենք ենք ապրում, կազմված է նյութերից: Բայց գոյություն ունեն նաև «հականյութեր», որոնք դեռ անհասկանալի պատճառներով մեր ճանաչած աշխարհի շատ փոքր մասն են կազմում:

Մեզ շրջապատող նյութերը բաղկացած են ատոմներից: Ատոմները ունեն միջուկ, որի շուրջ պտտվում են էլեկտրոնները: Սա շատ նման է մոլորակների արևի շուրջը պտտվելուն:

Ատոմի մոդել                  

Ամենապարզ ատոմը ջրածնի ատոմն է՝ միջուկում միայն մեկ մասնիկ կա՝ պրոտոն, որի լիցքը պայմանական դրական են համարում: Այս միջուկի շուրջ պտտվում է մեկ էլեկտրոն, որի լիցքը ընդունված է համարել բացասական:

Բացի հայտնի մասնիկներից, գոյություն ունեն նաև նրանց հակամասնիկները: Նրանք նույնպես մասնիկներ են, որոնց որոշ հատկությունները սովորական, մեզ շրջապատող մասնիկների հատկությունների ճիշտ հակառակն են:

Այդպես, օրինակ էլեկտրոնի հակամասնիկը կոչվում է պոզիտրոն. այն նույն զանգվածն ունի ինչ էլեկտրոնը, բայց դրական է լիցքավորված:

Նույն կերպ պրոտոնի հակամասնիկը՝ հակապրոտոնը, ունի բացասական լիցք, բայց ճիշտ նույն պրոտոնի զանգվածը:

Երբ մեծ էներգիայով պրոտոնը բախվում է մետաղական թիրախի հետ, ամեն մեկ միլիոն բախումից մեկում առաջանում են նոր՝ պրոտոն-հակապրոտոն զույգեր, ինչպես նաև շատ փոքրիկ մասնիկներ (ինչպես օրինակ Հիգսի բոզոնը, որը հայտնաբերվեց 2012 թ.-ին):

Երբ նյութը և հականյութը հանդիպում են միմյանց, տեղի է ունենում համբույր ոչնչացում, երկուսն էլ վերանում են, մնում է միայն էներգիա, որը ճառագայթվում է:

Արագացուցիչ

Մեծ արագություններ ունեցող մասնիկներ ստանում են արագացուցիչներում՝ հսկայական խողովակներում, որտեղ էլեկտրական և մագնիսական դաշտերի օգնությամբ մասնիկները արագացվում են ընդհուպ մինչև լույսի արագությունը:

Կան գծային և շրջանային արագացուցիչներ: Գծային արագացուցիչների աշխատանքի սկզբունքը շատ պարզ է.  երբ լիցքավորված մասնիկները հայտնվում են էլեկտրական դաշտում, դաշտի ազդեցությամբ մասնիկները արագանում են, մեծ էներգիա ձեռք բերում:

լիցքակիր մասնիկը էլեկտրական դաշտում

Ի տարբերություն գծային արագացուցիչների, որոնցով մասնիկները միայն մեկ անգամ են անցնում, շրջանաձև արագացուցիչներում նրանք բազում պտույտներ են տալիս, արդյունքում ավելի ու ավելի մեծ էներգիա ձեռք բերելով: Այդպիսի արագացուցիչերը օգտագործում են մի հետաքրքիր սկզբունք՝ համասեռ մագնիսական դաշտում լցքավորված մասնիկները շարժվում են շրջանագծերով: Ընդ որում շրջանագծի  շառավիղը կախված է մագնիսական դաշտից: Այդպիսով կարելի է ուզածդ մասնիկին պահել ուզածդ շառավղի վրա՝ ընտրելով միայն մագնիսական դաշտի արժեքը:

        Շրջանային արագացուցչի աշխատանքի սկզբունքը

Բացի մագնիսական դաշտից, շրջանային արագացուցիչներում մասնիկի վրա կիրառում են էլեկտրական դաշտ, ինչպես գծային արագացուցիչներում: Արդյունքում մասնիկների էներգիան մեծանում է: Երբ շրջանագծով պտտվելիս մասնիկները ստանում են մաքսիմալ էներգիան, որ կարելի էր ստանալ այդ շրջանագծի վրա, նրանց մի փոքր շեղելով բերում են ավելի մեծ շառավղով արագացուցչում պտտվելուն:

Մեծ հադրոնային կոլայդերը(LHC)` երկիր մոլորակի ամենամեծ արագացուցիչը

Երկիր մոլորակի ամենամեծ շրջանաձև արագացուցիչը գտնվում է Շվեյցարիայի և Ֆրանսիայի սահմանին՝ Ժնև քաղաքի մոտ: Այն պատկանում է Եվրոպական Միջուկային Հետազոտությունների Կենտրոնին (CERN): 27 Կմ երկարությամբ շրջանագծով արագացուցչում պրոտոնները ձեռք են բերում մեծ էներգիա: Երբ բախվում են երկու այդպիսի մասնիկ, նրանք բաժանվում են բազում փոքր մասերի, որոնք էլ հայտնաբերվում են գրանցող սարքերի կողմից, տեղադրված արագացուցչի երկայնքով: Սա հնարավորություն է տալիս ստուգել շատ տեսական ենթադրությունների ճիշտ կամ սխալ լինելը:

գրանցող սարք (դետեկտոր)

Գրանցող սարքերը իսկապես հսկայական մեքենաներ են՝ բազմահարկ շենքի բարձրությամբ, որոնք շատ զգայուն են: Որպեսզի որևէ մասնիկ հայտնաբերվի, պիտի այս սարքերի օգնությամբ ստացված հսկայական տեղեկատվությունը մշակվի: Սա նման է խոտի դեզի մեջ ասեղ ման գալուն:
Բայց հետաքրքիրն այն է, որ որոշ դեպքերում դա հաջողվում է...