Πώς παράγεται η αντιύλη;

Τον Οκτώβριο του 1955, το πρωτοσέλιδο των New York Times έγραφε: «New Atom Particle Found; Ονομάζεται αρνητικό πρωτόνιο». Αν και τα αντιηλεκτρόνια, γνωστά ως ποζιτρόνια), ανακαλύφθηκαν περισσότερες από δύο δεκαετίες νωρίτερα, το 1932, η ανακάλυψη του αντιπρωτονίου απέδειξε ότι η όλη ιδέα της αντιύλης δεν ήταν τυχαία και ότι όλοι οι τύποι ύλης είχαν πραγματικά κακά δίδυμα. Η αντιύλη είναι μια μορφή ύλης πανομοιότυπη με τη συμβατική ύλη, εκτός από το ότι έχει αντίθετο φορτίο και εκμηδενίζεται σε επαφή με τη συνηθισμένη ύλη, απελευθερώνοντας μια ποσότητα ενέργειας όπως προσδιορίζεται από τη διάσημη εξίσωση του Αϊνστάιν, E=MC2.

Ολόκληρη η εποχή των επιταχυντών σωματιδίων υψηλής ενέργειας ξεκίνησε σε μια προσπάθεια να ανακαλυφθεί το αντιπρωτόνιο. Από την ανακάλυψη του ποζιτρονίου, οι φυσικοί υποψιάζονταν την ύπαρξη του αντιπρωτονίου. Κατασκεύασαν κυκλοτόνια τα οποία διερεύνησαν προοδευτικά υψηλότερες ενέργειες για να δουν αν μπορούσαν να βρεθούν τα αντιπρωτόνια.

Το 1954, ο νομπελίστας φυσικός Earnest Lawrence κατασκεύασε το Bevatron στο Μπέρκλεϋ της Καλιφόρνια, έναν τεράστιο επιταχυντή σωματιδίων που θα μπορούσε να συγκρουστεί μεταξύ τους δύο πρωτόνια στα 6.2 GeV (giga-ηλεκτρον-βολτ), που προβλεπόταν να είναι το ιδανικό εύρος για τη δημιουργία αντιύλη. Γύρω στα 6.2 GeV και άνω, τα σωματίδια συγκρούονται με τόσο τεράστιες ενέργειες που δημιουργείται νέα ύλη. Αυτό είναι συνέπεια του E=MC2 — παράγει αρκετή ενέργεια και ακολουθεί παραγωγή ύλης. Όταν η νέα ύλη είναι φτιαγμένη από το τίποτα, σχηματίζεται σε ίσες ποσότητες σωματιδίων και αντισωματιδίων. Ένα μαγνητικό πεδίο μπορεί να αφαιρέσει τα αρνητικά φορτισμένα αντιπρωτόνια και μπορούν να ανιχνευθούν. Έτσι πρέπει να φτιάχνεται η αντιύλη.

Πολλά χρόνια αργότερα, στο CERN στις αρχές της δεκαετίας του 1990, οι επιστήμονες κατάφεραν να δημιουργήσουν τα πρώτα αντιάτομα – το αντιυδρογόνο, συγκεκριμένα. Αυτό έγινε με την επιτάχυνση των αντιπρωτονίων σε σχετικιστικές ταχύτητες παράλληλα με τα συμβατικά άτομα. Σε συγκεκριμένες περιπτώσεις, όταν περνούν κοντά στον πυρήνα του ατόμου, η ενέργειά τους θα ήταν αρκετή για να αναγκάσει τη δημιουργία ενός ζεύγους ηλεκτρονίου-αντιηλεκτρονίου. Κάθε τόσο, το αντιηλεκτρόνιο ζευγαρώνει με το διερχόμενο αντιπρωτόνιο, δημιουργώντας ένα μόνο άτομο αντιυδρογόνου. Το 1995, το CERN επιβεβαίωσε ότι είχε δημιουργήσει με επιτυχία εννέα άτομα αντιυδρογόνου. Η εποχή της πραγματικής κατασκευής αντιύλης είχε ξεκινήσει.

Δυστυχώς, οι χρήσεις για την παραγωγή αντιύλης είναι περιορισμένες. Δημιουργείται σε τέτοιες τεράστιες αναποτελεσματικότητες που η παραγωγή σημαντικών ποσοτήτων θα εξαντλούσε το τροφοδοτικό ολόκληρου του πλανήτη. Αυτός είναι ο λόγος που έχουμε λίγα να φοβηθούμε από την υποθετική δημιουργία μιας βόμβας αντιύλης — η τεχνολογία απλώς δεν είναι βιώσιμη. Στο απώτερο μέλλον, η αντιύλη μπορεί να θεωρηθεί ως μια αποτελεσματική μορφή αποθήκευσης ενέργειας για μεγάλα διαστρικά ταξίδια. Για σχεδόν οποιαδήποτε εφαρμογή, οι μπαταρίες θα ήταν ανώτερες, αλλά για ειδικές εφαρμογές όταν θέλετε να παγιδεύσετε τόνους ενέργειας σε ένα μικροσκοπικό χώρο, η αντιύλη μπορεί να είναι ελκυστική.