Kako je narejena antimaterija?

Oktobra 1955 je na naslovni strani New York Timesa pisalo: »Najden nov atomski delec; Imenuje se negativni proton”. Čeprav so bili antielektroni, znani kot pozitroni), odkriti več kot dve desetletji prej, leta 1932, je odkritje antiprotona dokazalo, da celotna ideja antimaterije ni bila naključje in da so vse vrste snovi res imele zle dvojčke. Antimaterija je oblika snovi, ki je identična običajni snovi, le da ima nasproten naboj in se ob stiku z običajno snovjo izniči, pri čemer se sprosti količina energije, kot je določena z Einsteinovo slavno enačbo, E=MC2.

Celotna doba visokoenergetskih pospeševalnikov delcev se je začela v prizadevanju za odkrivanje antiprotona. Vse od odkritja pozitrona so fiziki sumili, da antiproton obstaja. Zgradili so ciklotrone, ki so sondirali postopno višje energije, da bi ugotovili, ali je mogoče najti antiprotone.

Leta 1954 je Nobelov nagrajenec fizik Earnest Lawrence zgradil Bevatron v Berkeleyju v Kaliforniji, ogromen pospeševalnik delcev, ki bi lahko trčil dva protona pri 6.2 GeV (giga-elektron-volt), ki naj bi bil idealen razpon za ustvarjanje antimaterije. Približno 6.2 GeV in več delci trčijo s tako ogromnimi energijami, da nastane nova snov. To je posledica E=MC2 – ustvari se dovolj energije in pride do proizvodnje snovi. Ko je nova snov narejena iz nič, nastane v enakih količinah delcev in antidelcev. Magnetno polje lahko izvleče negativno nabite antiprotone in jih je mogoče zaznati. Tako je treba izdelati antimaterijo.

Mnogo let pozneje, v CERN-u v zgodnjih devetdesetih letih prejšnjega stoletja, je znanstvenikom uspelo ustvariti prve antiatome, natančneje antivodik. To je bilo storjeno s pospeševanjem antiprotonov pri relativističnih hitrostih poleg običajnih atomov. V posebnih primerih, ko gredo blizu jedra atoma, bi njihova energija zadostovala za ustvarjanje para elektron-antielektron. Občasno bi se antielektron nato združil z mimoidočim antiprotonom in ustvaril en sam atom antivodika. Leta 1990 je CERN potrdil, da je uspešno ustvaril devet antivodikovih atomov. Začelo se je obdobje prave proizvodnje antimaterije.

Na žalost je uporaba za proizvodnjo antimaterije omejena. Ustvarja se pri tako izjemni neučinkovitosti, da bi izdelava znatnih količin izčrpala oskrbo z električno energijo celotnega planeta. Zato se ne moremo bati hipotetičnega ustvarjanja antimaterijske bombe – tehnologija preprosto ni izvedljiva. V daljni prihodnosti se lahko antimaterija šteje za učinkovito obliko shranjevanja energije za dolga medzvezdna potovanja. Za praktično vsako uporabo bi bile baterije boljše, toda za posebne aplikacije, ko želite ujeti tone energije v majhnem prostoru, bi lahko bila antimaterija privlačna.