Какво е антиматерията и как да я използваме, за да пътуваме в космоса
Съществуването на нашата Вселена е малко необичайно, в случай че съдим по известните ни закони на физиката. Проблемът е, че материята, която съставлява всичко, което виждаме – от галактики до нас самите – има собствен двойник, наименуван антиматерия. Този двойник има същата маса, само че противопоставен електрически заряд; и когато материята и антиматерията взаимодействат, те се унищожават взаимно, трансформирайки се в чиста сила.
Доколкото ни е известно, те са безусловно идентични, само че нещо директно след Големия гърмеж е облагодетелствало материята малко повече. Така Вселената е станала богата на материя и е останала единствено дребна част от антиматерията, получена при нуклеарни реакции и високоенергийни взаимоотношения.
Всичко това – фактът, че Вселената е построена от едното, а не от другото – в действителност е измежду главните неразрешени проблеми във физиката, който се изследва в целия свят.
Снимка от облачна камера на първия следен позитрон, 2 август 1932 година
Да вземем да вземем за пример електрона. Това е частицата, която минава през веригите, които придвижват електрически ток, и се движи към ядрото в атомите. Той има електричен заряд, който за улеснение ще приемем за еднакъв на -1.
Квантовата доктрина, създадена от физика Пол Дирак през 1929 година, допуска съществуването на две версии на електрона – една с позитивен и една с негативен заряд. Робърт Опенхаймер и Херман Вайл са тези, които убеждават Дирак, че позитивно зареденият електрон е действителна парченце. Той е открит през 1932 година от Карл Дейвид Андерсън (въпреки че доста други физици са следили тези взаимоотношения преди това) и наименуван позитрон.
Всяка фундаментална парченце, която е заредена, има своя античастица. Дори неутралните, без електрически заряд, могат да имат античастица, която се разграничава единствено по някакво квантово свойство. Така че за всеки кварк, който построява протоните, има антикварк, които построяват антипротоните. Ако съберем един антипротон с позитрон, ще получим антиводород.
Само няколко мига след Големия гърмеж антиматерията към този момент е ъгъл. Това не значи, че тя въобще не съществува в природата – галактическите лъчи, потокът от заредени частици от Вселената, имат позитрони и антипротони (а може би и по-сложни античастици). Но те са дребна част, доста по-малка от 1% от общия поток.
Позитрони и антинеутрино се получават при някои типове радиоактивен разпад. Позитрони се отделят и при някои удари на мълнии, а антипротони са открити в радиацията, която обкръжава Земята – така наречен пояс на Ван Алън.
Това обаче е капка в океана спрямо количеството материя. Всяко взаимоотношение с елементарната материя унищожава антиматерията, като в този развой се освобождава доста количество сила – нещо, което се преглежда като завладяващ метод за пътешестване в космоса с висока скорост.
НАСА предлага транспортно средство, задвижвано с антиматерия, още през 1999 година Идеята е протони да се сблъскват с антипротони, което би довелo до появяването на гама лъчи – извънредно енергийна светлина – само че също по този начин и на други частици. Tези нови частици по-късно се насочват на открито, което ще основава двигателна сила. И то доста. По техни калкулации този мотор би имал характерен подтик (мярка за ефективност) над 200 пъти по-висок от този на галактическата совалка. Може би над 2 000 пъти по-голям.
Това не е като научнофантастичният мотор, който изкривява пространство-времето, в „ Стар Трек “, а ще употребява концепцията, че всяко деяние има равна и противоположна реакция. Но действието в този случай е голямо; задоволително, с цел да редуцира доста времето за пътешестване през Слънчевата система.
Ако този мотор е толкоз обещаващ, за какво не го сътворяваме? Ами има доста въпроси, които би трябвало да бъдат решени, преди да можем да създадем работещ първообраз.
Като се има поради, че антиматерията изчезва при прикосновение с материята, тя мъчно може да бъде съхранявана. ЦЕРН слага връх за задържане на антиводород през 2011 година – към 17 минути – като задачата е била да се изучат свойствата му, а количеството му е било едвам 309 атома.
Трудно е и да се създаде антиматерия, което я прави най-скъпото вещество, създавано в миналото. В мотора за антиматерия на НАСА изчисленията демонстрират, че една милиардна част от грама коства към 62 500 $. През 2008 година пък ЦЕРН пресмята, че действителното произвеждане на една милиардна част от грама в действителност коства няколкостотин милиона $.
Разбира се, в случай че има профилирани уреди, които да създават антиматерия, цената ще намалее, само че към този момент това е се реализира единствено при високоспециализирани и комплицирани опити.
