Po raz pierwszy antymateria będzie transportowana poza laboratorium - i to ciężarówką

Spis treści:

1. Po co naukowcy chcą transportować antymaterię?
2. Jak bezpiecznie przewieźć antymaterię?
3. Dwa różne eksperymenty z antymaterią

Jaka jest najdroższa substancja, która istnieje na Ziemi? To ani złoto, ani platyna, ani jakikolwiek rzadki pierwiastek. Tylko antymateria – „lustrzana” forma materii o przeciwnym ładunku elektrycznym. Szacuje się, że wytworzenie jej grama to koszt rzędu bilionów dolarów.

Antymateria, tak jak materia, została wytworzona w czasie Wielkiego Wybuchu. Jednej i drugiej powstało wówczas tyle samo. Każda cząstka po spotkaniu swojej antycząstki anihiluje, podczas tego procesu zaś uwalnia się sporo energii. Teoretycznie więc w kosmosie, które zaczynał swoje życie z jednakową ilością materii i antymaterii, obie powinny spotkać się, wyparować i nic po sobie nie pozostawić.

Materia jednak istnieje we Wszechświecie – sami jesteśmy na to dowodem. A to oznacza, że antymateria, której z kolei nie ma, bardzo ciekawi naukowców. Badacze nauczyli się wytwarzać ją na Ziemi dopiero w 1995 roku. Wówczas w Szwajcarii w CERN-ie przeprowadzono pierwsze doświadczenia, podczas których uzyskano antymaterię. Teraz fizycy eksperymentalni szykują się do następnych przełomowych testów. Chcą przewieźć antymaterię z jednego laboratorium do drugiego specjalnie przystosowanymi do tego ciężarówkami.

Po co naukowcy chcą transportować antymaterię?

W tej chwili w CERN-ie trwają dwa projekty, których celem jest przetestowanie bezpiecznego transportu antymaterii. Pierwszy to PUMA (antiProton Unstable Matter Annihilation), drugi – BASE-STEP. W każdym przypadku antymateria będzie transportowana tylko w ramach CERN-u, a zatem na stosunkowo nieduże odległości. Za każdym razem cała operacja transportu ma potrwać kilka godzin. Obie zostaną przeprowadzone w drugiej połowie tego roku.

Jednak to dopiero początek. Jeśli projekty zakończą się powodzeniem, otworzą drogę do dzielenia się antymaterią z innymi europejskimi ośrodkami uniwersyteckimi. Tym samym badania z użyciem tej cennej substancji zostaną, jak powiedział Alexandre Obertelli, niemiecki fizyk i architekt projektu PUMA, „zdemokratyzowane”.

Jak bezpiecznie przewieźć antymaterię?

Zarówno w przypadku PUMA, jak i BASE-STEP, naukowcy planują przewozić antyprotony. Jak zamierzają to zrobić? Wykorzystają specjalne magnetyczne pułapki, nad którymi pracowali od lat. Składają się one z nadprzewodzących magnesów, które utrzymują unoszące się antyprotony z dala od materii. By magnesy działały, potrzebny jest przenośny generator prądu. Antyprotony muszą również zostać schłodzone do minus 269 st. C. To tylko cztery stopnie więcej od zera bezwzględnego.

Jakby tego było mało, antymateria musi również znajdować się w próżni – tak by przypadkiem nie spotkała się choćby z jedną cząstką materii. A przede wszystkim cały system musi umożliwiać na koniec wyjęcia antyprotonów z pułapki magnetycznej, tak by można wykorzystać je do badań. Albo włożyć do środka materiały, które w kontrolowany sposób mają zetknąć się z antymaterią.

Dwa różne eksperymenty z antymaterią

Projekt BASE-STEP jest nieco prostszy. Zaangażowani w niego naukowcy zamierzają przetransportować około 1000 antyprotonów. Będzie to wymagało użycia zestawu transportowego ważącego tonę. Celem eksperymentu BASE (BASE-STEP to jego część) jest badanie właściwości poszczególnych cząstek antymaterii. Wymaga to jednak przetransportowania ich w miejsce położone z daleka od dużego akceleratora, który generuje własny „szum tła” – pola magnetyczne mogące wpłynąć na wynik eksperymentu.

PUMA to natomiast eksperyment, który wymaga przeniesienia z miejsca na miejsce aż miliarda antyprotonów. Zestaw, który do tego posłuży, waży 10 ton. Ciężarówka z antymaterią pokona zaś aż 1,5 km drogi – by uniknąć ostrego zakrętu i słabego mostka znajdującego się na krótszej trasie między dwoma laboratoriami. Jeśli wszystko pójdzie zgodnie z planem, w docelowym laboratorium do pułapek z antyprotonami będą wstrzykiwane pewne izotopy, co pozwoli szczegółowo badać strukturę jąder atomowych.

W książce „Anioły i demony” Dana Browna (i filmie na niej opartym) terroryści wykradają z CERN-u ćwierć grama antymaterii, żeby skonstruować morderczą bombę. W rzeczywistości nawet gdyby wszystkie antyprotony z eksperymentu PUMA nagle anihilowały, nic nikomu nie grozi. Energia powstała w wyniku anihilacji odpowiadałaby energii ołówka, który spadł na ziemię z wysokości stołu. – Nie byłoby żadnego bum – zapewnia na portalu Nature.com Alexandre Obertelli.

Źródło: nature.com

Nasza autorka

Magdalena Salik

Dziennikarka i pisarka, przez wiele lat sekretarz redakcji i zastępczyni redaktora naczelnego magazynu „Focus". Wcześniej redaktorka działu naukowego „Dziennika. Polska, Europa, Świat”. Autorka powieści z gatunku fantastyki naukowej, ostatnio wydała „Płomień” i „Wściek”. Więcej: magdalenasalik.wordpress.com