Azonban ezeknek a részecskéknek megvannak a maguk ellentétpárjai, azaz antipólusai. Képzelj el egy elektront, de pozitív töltéssel. Ezt pozitronnak hívják, és valóban létezik – ez az antianyag klasszikus képviselője.
Az antianyag legfontosabb tulajdonsága, hogy amikor a hagyományos anyaggal érintkezik, hatalmas robbanás következik be. Mindössze 2 kilogramm antianyag elegendő egy olyan robbanáshoz, amelynek ereje felülmúlja a Cár-bombáét – az emberiség történelmének legerősebb bombájáét. A szovjet termonukleáris bomba robbanóereje 50 megatonna TNT-nek felelt meg. Itt pedig mindössze 2 kilogrammról van szó, amit nemcsak egy stratégiai bombázó, de akár egy gyerek is fel tudna emelni!
Hátborzongatóan hangzik, igaz? Hiszen ez lehet a jövő fegyvere. Mindezt a megszokott nukleáris szennyeződés nélkül. Pár kilogramm antianyaggal, egyetlen „környezetbarát” robbanással eltüntethetsz néhány metropoliszt az ellenség területéről. A fizikát, és általában a tudományt, a háborúk viszik előre. De én személy szerint hiszek abban, hogy az emberiség megtanulja majd sokkal hatékonyabban, békés célokra felhasználni az antianyagot.
Az antianyag békés célú felhasználása korlátlan energiához juttathatja az emberiséget. Így végre lehetővé válnának a csillagközi utazások is: az antianyag-alapú hajtóművekkel az űrhajók sokkal nagyobb sebességet érhetnének el, és ami a legfontosabb, nem kellene túl sok üzemanyagot magukkal vinniük.
De hogyan lehet tárolni az antianyagot, ha azonnal felrobban, amint valamivel érintkezik? Valóban, egy hagyományos tárolóedénybe nem teheted, hiszen azonnal hatalmas robbanás következne be!
Az antianyag tárolására létezik egy speciális eszköz, a Penning-csapda. Ebben elektromágneses mezővel tartják egy helyben a részecskéket.
Persze az antianyagot nem lehet olyan sokáig tárolni, mint az uborkát a befőttesüvegben. Jelenleg a rekord több mint 400 nap, amit antiprotonokkal értek el. A technológia azonban folyamatosan fejlődik. Tizenkét évvel ezelőtt a tárolási rekord még csupán 16 perc volt.
Hogyan lehet létrehozni antianyagot, és vajon létezik-e a természetben? Az „antianyag” kifejezést Arthur Schuster angol fizikus vezette be 1898-ban, lényegében az elektron felfedezésével egy időben. Akkoriban ez még csak egy elméleti feltevés volt. A hipotézist matematikailag 30 évvel később Paul Dirac fizikus igazolta.
Kísérletileg először 1932-ben, a kozmikus sugárzásban sikerült antianyagot észlelni.
Pedig az antianyag nem is áll olyan távol tőlünk, mint gondolnád. A fizikusok ma már több százféle antirészecskét képesek mesterségesen előállítani. Emellett antirészecskék a kozmikus sugárzásban is rendszeresen előfordulnak. A mi „anyagi” világunkban azonban nem élnek sokáig – azonnal megsemmisülnek (annihilálódnak), amint hagyományos részecskékkel ütköznek.
Bizonyos valószínűséggel még egy közönséges banánban is lehet pozitron, mivel a gyümölcs tartalmaz egy radioaktív izotópot, a kálium-40-et. Annak a valószínűsége, hogy egy banánban pont belefuss egy ilyen eseménybe, körülbelül 1 a 100 000 évhez (és ez valószínűleg teljesen észrevétlen maradna, hacsak nem követed a folyamatot speciális mérőműszerekkel).
Mennyibe kerül az antianyag? Ez a világ legdrágább anyaga. Előállításához rendkívül költséges infrastruktúrára és óriási energiára van szükség.
Az antianyag értékét az előállítási költségei alapján becsülik meg, és az ára nem egységes.
Például a pozitronok grammja 39 milliárd dollárba kerülne. Az antihidrogén viszont nagyságrendekkel drágább. 1999-ben a NASA egyetlen gramm antihidrogén előállítási költségét 62,5 billió dollárra becsülte. Az inflációval számolva ez ma már 118 billió dollárt jelent grammonként.
Miért van kevés antianyag és sok anyag? A fizika egyik nagy rejtélye. Az Ősrobbanás elmélete szerint a világunkban az anyagnak és az antianyagnak egyenlő arányban kellene jelen lennie. Akkor miért tapasztaljuk mégis az „ellentétpárjaink” nyilvánvaló hátrányos megkülönböztetését?
A fizikában ezt a problémát az Univerzum anyag-antianyag aszimmetriájának nevezik.
Elképzelhető, hogy egyes távoli galaxisok valójában antianyagból állnak. Csupán akkora távolságra vannak, hogy ezt nem tudjuk megállapítani. Az asztrofizikusok az anyagok összetételét az úgynevezett spektrális analízis (színképelemzés) segítségével határozzák meg. Minden anyag a rá jellemző hullámhosszokon, egyedi spektrumot bocsát ki. A tudósok ezek alapján azonosítják a távoli kozmikus objektumok összetételét.
A probléma csupán az, hogy a hidrogénnek és az antihidrogénnek azonos a színképe. Így a jelenlegi technológiánkkal szinte lehetetlen megállapítani, hogy egy távoli galaxis anyagból vagy antianyagból áll-e. Egy antianyagból álló csillag pontosan ugyanúgy ragyogna, mint egy közönséges csillag, hiszen az általa kibocsátott fotonok semlegesek, és semmiben sem különböznek a „normális” fotonoktól.
A gravitáció is ugyanúgy hat az antianyagra: vonzza, nem pedig taszítja.
Ez a válasz azonban nem igazán kielégítő a tudósok számára. Hiszen ha léteznének antianyag-galaxisok, akkor valahol lennie kellene egy látható határvonalnak, ahol az anyag és az antianyag találkozik és megsemmisül. Egy ilyen határnak pedig egyértelműen láthatónak kellene lennie az űrben, mi azonban eddig semmi hasonlót nem fedeztünk fel.
Egy másik elmélet szerint az Ősrobbanás során két, egymásnak tükörképeként szolgáló univerzum jött létre. Az egyik a miénk – amely szinte teljes egészében hagyományos anyagból áll –, a másik pedig antianyagból.
Egy harmadik, prózaibb hipotézis szerint a világunkban egyszerűen olyan aszimmetria alakult ki, amelyben az anyag „legyőzte” az antianyagot. Ezen a területen a híres orosz fizikus, Andrej Szaharov végzett kutatásokat.
A paradoxon azonban máig megoldatlan, és a fizika nagy rejtélyei közé tartozik.
