Układ otwarty
Ucz się tak, jakbyś miał żyć wiecznie, żyj tak jakbyś miał umrzeć jutro" Życie jest religią.
181 obserwujących
1366 notek
3298k odsłon
1474 odsłony

Ile stron ma Wszechświat?

Wykop Skomentuj48

Dziwne pytanie. Świat, jak wiadomo, ma cztery strony. I cztery są wiatry.  A wiatr wieje raz w jedną a raz w inną stronę. A my, gdy nie używamy uwarunkowanej mechaniką kwantową i szóstym wymiarem wolnej woli, jesteśmy chorągiewką na dachu i zmaierzamy tam, dokąd nas wiatr poniesie.

Wspomniałem szósty wymiar, a ten już dotyczy Wszechświata. Ile zatem stron ma Wszechświat? I skąd to pytanie? (Z góry uprzedzę podając popawną odpowiedź: Dwie. Lewą i prawą.)

Pytanie wzięło się z mojej ostatniej przygody, gdy spotkałem się osobiście z antymaterią, którą przedtem znałem jedynie z książek. Nawet się przedtem nie domyślałem, że antymateria to nie bajki, że antymaterię można dziś kupić.

Jeszcze tydzień temu nie zdawałem sobie z tego sprawy, jednak właśnie się dowiedziałem i doświadczyłem na własnej skórze jak działa PET-scan. W angielskim „PET” to zwierzątko domowe, ale w tym przypadku idzie o Positron Emission Tomography. Wikipedia krótko wszystko wyjaśnia pod hasłem Pozytonowa_tomografia_emisyjna

Mój PET-scan miał miejsce w Klinice Pasteura w Tuluzie i trwał ok. półtorej godziny.

Z tego godzina czekania, kiedy to przez kroplówkę rozprowadzała się substancję promieniotwórczą w mojej krwi, a potem około pół godziny gdy maszyna rejestrowała miliardy anihilacji materii i antymaterii odbywające się w moim ciele.

Maszyna (detektory fotonów i obróbka otrzymanych fotonów) wygląda tak:
image

A po obróbce komputerowej zrekonstruowany obraz wygląda tak:

image

Sam zaś proces zamiany mojego ciała w kosmiczny napęd oparty na anihilacji materii i antymaterii opiszę krótko tak.

Szpital ma akcelerator (podobny do tego jak w CERNie, tyle, że kieszonkowych rozmiarów). W tym akceleratorze produkowany jest promieniotwórczy Fluor 18. Fluor 18 ma czas półrozpadu ok 110 minut (po tym czasie traci połowę swojej aktualnej aktywności), winien być więc użyty w ciągu mniej więcej takiego czasu po wyprodukowania. By Fluor 18 stał się biologicznie aktywny, użyty zostaje do wyprodukowania substancji pod nazwą Fludeoxyglukoza F 18,  C6H1118FO5:

image

Substancję tą, w postaci przeżroczystego roztworu, wprowadzono mi do krwi. Zwykła kroplówka do żyły w lewej ręce. Nic specjalnego nie czułem.

Substancja rozchodzi się we krwi i gromadzi się szczególnie w tych komórkach ciała, które są głodne glukozy. I o to właśnie idzie by takie miejsca w ciele zidentyfikować. Końcowe obrazki rekonstruowane komputerowo takie właśnie miejsca pokazują. Zadanie lekarza jest wtedy zinterpretowanie otrzymanych obrazów. Czy są „normalne”, czy też „podejrzane”? A jeśli podejrzane, co konkretnego podejrzewać? Zależnie od doświadczenia, i od uprzedzeń, jeden lekarz będzie podejrzewał to, drugi tamto, a trzeci nic w ogóle. Całkiem podobnie do tego jak to jest z fizykami i z doświadczeniami w CERNie. To ogłaszają, że coś odkryli, to się z tego wycofują. To czynnik ludzki, zawsze zawodny, ale niezbędny.

Aparatura za to jest niezawodna. Jest wręcz fantastyczna. Szczyt techniki potwierdzający poprawność przewidywań fizyki kwantowej i teorii względności. Bowiem w aparaturze wykorzystuje się zarówno słynne E=mc2 jak i równanie Diraca mechaniki kwantowej i kwantowej teorii pola. Inaczej aparatura rejestrowała by chaos i żadnych obrazów nie dawała do interpretowania.

A odbywa się to tak. Jądra Fluoru 18 ulegają rozpadowi. Idzie o to by aparatura stwierdziła w którym punkcie ciała każde z jąder się rozpadło. A rozpada się w ciele początkowo około 3 milionów jąder w sekundzie (po 110 minutach jedynie połowa z tego, a po następnych 110 minutach jedynie połowa z tej połowy itd.). Każdy taki rozpad produkuje pozyton – cząstkę antymaterii, dodatni elektron. Pozyton w ciele szybko zwalnia, praktycznie się zatrzymuje po przebyciu około 1 mm, po czym spotyka się z jakimś elektronem i następuje anihilacja amaterii i antymaterii. Para pozyton-elektron, materia-antymateria, zamienia się w czystą energię, w parę fotonów. Z praw zachowania pędu i energii fotony te lecą w przeciwnych kierunkach, każdy z energią 511.0 keV, co jest energią równoważną masie elektronu (lub pozytonu). Od czasu do czasu, choć rzadko, produkowane są trzy fotony, od czasu do czasu dwa nie lecące dokładnie w przeciwnych kierunkach, więc nie wszystkie rozpady są rejestrowane. Wystarczająco wiele jest jednak rejestrowanych. Detektory fotonów są w obudowie urządzenia w cylinrze wokół mojego ciała. Gdy dwa detektory leżące naprzeciw siebie rejestrują parę fotonów „prawie jednocześnie” (jakie winno być  to „prawie” to sprawa fizyki i technologii), wtedy wiadomo na jakiej linii prostej nastąpiła anihilacja. Gdy detektory mają dostateczną rozdzielczą czasową, jeden z fotonów dolatuje do detektora „nieco wcześniej” niż inny. Prędkość światła jest skończona i z tego „nieco” sprytne oprogramowanie natychmiast wylicza w którym miejscu linii prostej nastąpiła anihilacja. Z tych obliczeń rekonstruowany jest obraz. Detektory fotonów ustawione są w cylindrach wokół ciała. Całość może się przy tym przesuwać wzdłuż ciała.

Po zabiegu substancja radioaktywna jest eliminowana z ciała w ciągu praktycznie w ciągu doby.

Tyle o samym procesie. Jak widać antymateria istnieje, fizyka się sprawdza. Niemniej zagadka pozostaje: dlaczego wokół nas jest przede wszystkim materia? Przecież w przyrodzie obowiązuje chyba jakieś prawo zbilansowania? Czyż nie powinno być we Wszechświecie tyle samo materii co antymaterii? A jeśli tak, to gdzie ta antymateria się przed nami ukrywa?

Możliwa odpowiedź jest taka: Antymateria została wypchnięta na drugą stronę Wszechświata.

A dlaczego? Może pomiędzy materią a antymaterią zachodzi grawitacyjne odpychanie? Tak twierdzą moi „znajomi z przyszłości”. Ale czy tak jest naprawdę, tego do dziś nie wiemy.   W czasopiśmie New Scientist z 27-go listopada 2019 ukazal się wywiad z Jeffreyem Hansgstem p.t. „'I like a challenge': CERN physicist on the draw of weird antimatter”. Czytamy tam zaraz na samym początku:

Wykop Skomentuj48
Ciekawi nas Twoje zdanie! Napisz notkę Zgłoś nadużycie

Więcej na ten temat

Salon24 news

Co o tym sądzisz?

Inne tematy w dziale Technologie