Hur görs antimateria?

I oktober 1955 stod det på framsidan av New York Times: ”Ny atompartikel hittades; Benämns en negativ proton”. Även om antielektroner, kända som positroner, upptäcktes mer än två decennier tidigare, 1932, bevisade upptäckten av antiprotonen att hela idén med antimateria inte var en slump, och att alla typer av materia verkligen hade onda tvillingar. Antimateria är en form av materia som är identisk med konventionell materia förutom att den har en motsatt laddning, och förintas vid kontakt med vanlig materia och frigör en mängd energi som bestäms av Einsteins berömda ekvation, E=MC2.

Hela eran av högenergipartikelacceleratorer kickstartades i ett försök att upptäcka antiprotonen. Ända sedan upptäckten av positronen misstänkte fysiker att antiprotonen existerade. De konstruerade cyklotroner som undersökte progressivt högre energier för att se om antiprotonerna kunde hittas.

År 1954 byggde den nobelprisbelönade fysikern Earnest Lawrence Bevatron i Berkeley, Kalifornien, en massiv partikelaccelerator som kunde kollidera med två protoner vid 6.2 GeV (giga-elektronvolt), som förutspås vara det idealiska området för att skapa antimateria. Runt 6.2 GeV och däröver kolliderar partiklar med så enorma energier att ny materia skapas. Detta är en konsekvens av E=MC2 — generera tillräckligt med energi, och materiaproduktion uppstår. När ny materia är gjord av ingenting, bildas den i lika stora mängder partiklar och antipartiklar. Ett magnetfält kan ta bort de negativt laddade antiprotonerna och de kan detekteras. Det är så antimateria måste göras.

Många år senare, vid CERN i början av 1990-talet, lyckades forskare skapa de första antiatomerna – specifikt antiväte. Detta gjordes genom att accelerera antiprotoner med relativistiska hastigheter tillsammans med konventionella atomer. I specifika fall, när de passerar nära atomens kärna, skulle deras energi vara tillräcklig för att tvinga fram skapandet av ett elektron-antielektronpar. Då och då parar sig antielektronen med den passerande antiprotonen och skapar en enda atom av antiväte. 1995 bekräftade CERN att man framgångsrikt hade skapat nio antiväteatomer. Eran av verklig antimateriatillverkning hade börjat.

Tyvärr är användningarna för produktion av antimateria begränsade. Den skapas med en sådan enorm ineffektivitet att tillverkning av betydande kvantiteter skulle tömma hela planetens strömförsörjning. Det är därför vi har lite att frukta från det hypotetiska skapandet av en antimateriabomb – tekniken är helt enkelt inte lönsam. I en lång framtid kan antimateria betraktas som en effektiv form av energilagring för långa interstellära resor. För praktiskt taget alla tillämpningar skulle batterier vara överlägsna, men för speciella tillämpningar när du vill fånga massor av energi i ett litet utrymme kan antimateria vara tilltalande.