Kan vi fremstille stof?

Den latinske sætning " creatio ex nihilo "betyder" skabelse ud af ingenting, "og det er stort set teologiens domæne, filosofi og mytologi af en grund:termodynamikkens første lov, som faktisk er en bevarelse af energiligning. Kernen i denne ligning, som du uden tvivl husker, er, at energi hverken kan skabes eller ødelægges.

Hvordan påvirker denne lov sagen? Albert Einstein teoretiserede, at stof og energi er udskiftelige. Materiale fylder, har masse og sammensætter det meste af det synlige univers omkring dig. Energi, på den anden side, antager flere former og er i det væsentlige den kraft, der får ting til at ske i universet. Alligevel er både stof og energi variationer af det samme. Hver kan konvertere til den anden. Ifølge Einstein og den første termodynamiske lov, der findes en fast mængde energi og stof i universet.

Når to protoner kolliderer i Large Hadron Collider, de kan bryde op i subatomære partikler kaldet kvarker og en formildende partikelkraft kaldet en gluon. Selv når materie og antimaterie tilintetgør hinanden, de producerer energi, i form af fotoner, som er kvanteenheder af lys.

Hvis du skulle bygge et molekyle ud af atomer, du ville ikke skabe noget. Et atom er også stof - og det er de subatomære partikler i det også. Det er ligesom hvis du tog mel og brugte det til at lave en kage. Du ville ikke lave mad. I stedet, du ville tage et fødevareprodukt og bygge en mere kompliceret mad ud af det.

At fremstille stof på en måde, der overholder den første termodynamiske lov, du er nødt til at omdanne energi til stof. Denne konvertering fandt sted i kosmisk skala for omkring 13 milliarder år siden. Big bang bestod udelukkende af energi. Materiale blev først til, da der skete hurtig afkøling.

I laboratoriet, at skabe stof medfører en reaktion kaldet parproduktion , såkaldt, fordi det omdanner en foton til et par partikler:et stof, et antimateriale (det modsatte af tilintetgørelsen af ​​materie-antimateriale, vi lige har nævnt). Brookhaven National Lab, Den Europæiske Organisation for Kernforskning (CERN) og Fermilab har alle genereret denne reaktion ved at affyre en foton i en tung atomkerne. Kernen deler energien og lader fotonet gå i opløsning i en elektron og en positron , antimateriale modsat af en elektron. Positronen bliver uundgåeligt tilbage til en foton, når den kolliderer med en elektron.

Så ja, mennesker kan fremstille stof. Vi kan omdanne lys til subatomære partikler, men selv de bedste forskere kan ikke skabe noget ud af ingenting.

Udforsk linkene på den næste side for at lære endnu mere om den subatomære verden.

Masser mere information

Relaterede HowStuffWorks -artikler

• Sådan fungerer atomerne
• Sådan fungerer Atom Smashers
• Sådan fungerer Large Hadron Collider
• Sådan fungerer Big Bang -teorien
• Hvad fandtes før big bang?

Flere store links

• CERN

Kilder

• Ferlic, Kenneth. "Fænomenet i parproduktion." 2006. (14. juli, 2010) http://ryuc.info/creativityphysics/energy/pair_production.htm
• Lipson, Edward. "Foredrag 17:Særlig relativitet." Syracuse Universitet. (14. juli kl. 2010) http://physics.syr.edu/courses/PHY106/Slides/PPT/Lec17-Special-Relativity_2.pdf
• Nave, Rod. "Relativistisk energi." HyperPhysics. (14. juli kl. 2010) http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/relativ/releng.html
• "Newtons mørke hemmeligheder:magi eller almindelig videnskab?" NOVA. November 2005. (14. juli, 2010) http://www.pbs.org/wgbh/nova/newton/alch-newman.html
• "Parproduktion." City Collegiate. (14. juli kl. 2010) http://www.citycollegiate.com/pair_production.htm