Mi az az antianyag, és kell-e félnünk tőle?

Univerzumunk létezése a fizika ismert törvényei alapján egy kicsit furcsa. A probléma az, hogy az anyagnak – ami mindent alkot, amit a galaxisoktól a színes ceruzákig – van egy ikertestvére, az antianyag. Azonos tömegű, de ellentétes elektromos töltése van, és amikor az anyag és az antianyag kölcsönhatásba lép, megsemmisül és tiszta energiává alakul.

Pontosan ez játszódott le az ősrobbanás során, és az anyag nyert (bár nem tudjuk, hogy hogyan), így az univerzum anyagban gazdag lett, és az antianyagnak csak egy kis része maradt meg, amely magreakciók és nagy energiájú kölcsönhatások során keletkezik. Az a tény, hogy a világegyetem anyagból, és nem antianyagból áll, a fizika egyik fő megoldatlan problémája, amelyet világszerte vizsgálnak.

A fundamentális vagy akár a nukleáris részecskék nem olyan dolgok, amelyeket a mindennapi életben tapasztalunk, túl kicsik ahhoz, hogy érzékeljük, de fogalmakként ismerjük őket. Vegyük például az elektront. Ez az a részecske, amelyet egyébként elektromos áramként érzékelünk, és az atomokban mozog az atommag körül. Elektromos töltése -1.

A kvantumelmélet, amelyen Paul Dirac fizikus dolgozott 1929-ben, az elektron két változatának létezését javasolta, egy pozitív és egy negatív töltésűt. Robert Oppenheimer és Hermann Weyl volt az, aki meggyőzte Diracot, hogy a pozitív töltésű elektron egy önálló részecske. Carl David Anderson találta meg 1932-ben (bár sok más fizikus korábban is megfigyelte ezeket a kölcsönhatásokat), és pozitronnak nevezte el.

Minden töltéssel rendelkező alapvető részecskének megvan a maga antirészecskéje. Még az elektromos töltés nélküli semlegeseknek is lehet antianyag-változata, amelyek csak valamilyen kvantumtulajdonságban különböznek egymástól. Tehát minden protonokat alkotó kvarknak vannak antikvarkjai, amelyek antiprotonokat alkotnak. Ha egy antiprotont összerakunk egy pozitronnal, akkor antihidrogént kapunk.

Az ősrobbanás után néhány pillanattal az antianyag igencsak ritkává vált, de ez nem jelenti azt, hogy a természetben egyáltalán nem létezik, figyelmeztet az IFLS. A kozmikus sugarak, az univerzumból származó töltött részecskék áramlásai tartalmaznak pozitronokat és antiprotonokat (és talán még összetettebb antirészecskéket is), de ezek a részecskék a teljes fluxusnak egy apró töredéke, sokkal kevesebb, mint 1 százaléka.

Bizonyos radioaktív bomlás során pozitronok és antineutrínók keletkeznek. Néhány villámcsapás során pozitronok is felszabadulnak, és fedeztek fel antiprotonokat a Földet körülvevő sugárzási sávokban, a Van Allen-övben is.

Ám csak egy csepp a tengerben az anyag mennyiségéhez képest. Bármilyen kölcsönhatás közöttük elpusztítja az antianyagot (és ugye magát az anyagot is, de mint tudjuk, abból összehasonlíthatalanul több van), jelentős energia szabadul fel, ami amúgy az űrben való gyors utazás érdekes módja lehet.

A NASA javaslata egy antianyag-meghajtású járműre 1999-re nyúlik vissza. Az ötlet az lenne, hogy protonokat ütköztetnének antiprotonokkal. Az ütközés gamma-sugarakat, rendkívüli energiaszintű fényt, de más részecskéket is létrehozna. Úgy képzelik el a dolgot, hogy ezeket az új részecskéket irányba állítanák, tolóerőt létrehozva ezzel. Becsléseik szerint egy ilyen hajtómű fajlagos impulzusa (a hatékonyság mértéke) több mint 200-szor de akár 2.000-szer is nagyobb lehetne, mint az űrsiklóé. Azonban tekintettel arra, hogy az antianyag eltűnik az anyaggal való érintkezéskor, meglehetősen nehéz tárolni. A legnagyobb antianyag-készlete a CERN-nek van, de itt sem kell valami komoly mennyiségre gondolni: az egész cucc mindössze 309 atom.

Az előállítása is rendkívül bonyolult, igazából ez a valaha készített legdrágább „anyag”. A NASA antianyag-előállítójában egy gramm egymilliárd részének a létrehozása körülbelül 62.500 dollárba kerül.

Mindezek miatt nem igazán kell félni attól, hogy mondjuk egy antianyagbomba eltörölné a bolygónkat.

Ez is érdekes lehet:

• A rejtélyes holdrengés, amely az Apollo 17 landolására vezethető vissza
• Lehallgatják-e a földönkívüliek a telefonunkat?