Praktyczne zastosowania antymaterii

To był wspaniały weekend dla fanów antymaterii, ponieważ CERN ogłosił, że udało się uwięzić całe atomy tej zadziornej, nieuchwytnej substancji na ponad 16 minut.

To najdłuższy czas, w jakim komukolwiek udało się uwięzić atomy antymaterii – są one znane z tego, że trudno je złapać, ponieważ antymateria ulega anihilacji, gdy tylko napotyka materię.

Genewskie CERN ogłosiło to, co zwykle towarzyszy przełomom w dziedzinie antymaterii: jesteśmy teraz o krok bliżej do rozwiązania największych tajemnic natury i wszechświata. W wyniku Wielkiego Wybuchu powinna powstać taka sama ilość materii i antymaterii. Jednak antymateria jest rzadkością, więc naukowcy mają nadzieję dowiedzieć się, co się z nią stało i jak działa. To z kolei mogłoby wstrząsnąć naszym fundamentalnym rozumieniem zwykłej materii.

„Połowa wszechświata zaginęła, więc jakiś rodzaj ponownego przemyślenia jest najwyraźniej na porządku dziennym” – powiedział Jeffrey Hangst z CERN-u, ogłaszając 16-minutowe osiągnięcie.

Nie da się zaprzeczyć głębokim możliwościom, jakie niesie ze sobą postęp CERN-u, więc pozostawię tę dyskusję innym.

W zamian skorzystam z okazji, by zbadać inną stronę antymaterii: jej praktyczną, a nawet codzienną stronę.

Jedną pewną rzeczą w przypadku antymaterii jest to, że eksploduje ona w zetknięciu z materią. Wykorzystaj to, a możliwe zastosowania są nieograniczone.

Przykładem mogą być szpitalne skany PET, które są prawdopodobnie najbardziej powszechnym zastosowaniem antymaterii. Litera „P” w nazwie PET oznacza pozyton, który jest subatomową cząstką antymaterii. Medycyna wykorzystuje Pozytonową Tomografię Emisyjną do wstrzykiwania pozytonów do mózgu i obserwowania promieni gamma, które błyskają, gdy pozytony napotykają elektrony normalnej materii. Te dwa niszczą się wzajemnie, dając wzór świetlny, który jest inny w dotkniętym mózgu niż w normalnym, ujawniając w ten sposób neurologiczne aberracje.

Podobnie, naukowcy na całym świecie próbują wykorzystać pozytony do ujawniania słabości i nieprawidłowości we wszelkiego rodzaju materiałach i rzeczach, począwszy od metali i półprzewodników, a skończywszy na aspirynie, lodach i chipsach ziemniaczanych.

Gdy ostatnio rozmawiałem z ekspertami w tej dziedzinie – co prawda kilka lat temu – byłem zaintrygowany możliwościami. Fizyk Paul Coleman z Uniwersytetu w Bath w Anglii powiedział mi wtedy, że pozytony naturalnie znajdują dziury wielkości atomu w sieciach krystalicznych, które tworzą metal. Detektory promieniowania gamma, jak w skanie PET, mogłyby zauważyć, gdzie osiadają pozytrony, ujawniając w ten sposób słabe punkty. Jak powiedział Coleman, „pęknięcie zawsze zaczyna się w skali atomowej, co zamienia się w większe pęknięcie, które prowadzi do odpadnięcia skrzydła samolotu”.

To skrajny przykład. Ale chodzi o to, że odkrywając słabe punkty na poziomie atomowym, naukowcy mogą opracować mocniejsze materiały do budowy elektronicznych chipów, samolotów, pociągów, samochodów, drapaczy chmur, mostów, dróg i tak dalej.

Coleman nie jest jednorazowym wariatem. Mnóstwo innych fizyków i inżynierów przygląda się temu.

Chcesz dowodu? Idź na stronę internetową nikogo innego jak Positron Annihilation Community. Tak jest, Wspólnota Anihilacji Pozytonów. W dzisiejszych czasach każdy musi mieć swoją społeczność, więc nie chciałbyś dyskryminować anihilatorów pozytonów, prawda? Strona zaprasza do „zapoznania się z możliwościami praktycznego zastosowania anihilacji pozytonów” we wszystkich dziedzinach, w tym w metalach, półprzewodnikach, dielektrykach i polimerach.

Profesor David Parker z Uniwersytetu w Birmingham jest fizykiem w awangardzie badań nad pozytonami. Jego grupa produkuje izotopy emitujące pozytony, „które są używane do znakowania cząstek znacznikowych zarówno do badania przepływu w czasie rzeczywistym w procesach przemysłowych, jak i do diagnozowania w szpitalach”, zgodnie z jego stroną internetową. „Dzięki wykrywaniu emisji promieniowania gamma, która następuje po anihilacji pary pozytonów i elektronów, możliwe jest obrazowanie z milimetrową precyzją w różnych zastosowaniach, od rozprowadzania smaru w silnikach po dynamiczne badania przepływu płynów przez próbki geologiczne” – czytamy na stronie.

Dzisiejsze pozytony pochodzą z drogich cyklotronów, które tworzą izotopy pierwiastków emitujących pozytony w procesie rozpadu.

Przez lata firmy tak różne jak Intel, Unilever, United Biscuits i Rolls Royce badały zastosowanie antymaterii we wszystkim, od stworzenia mocniejszego chipa elektronicznego po bardziej chrupiące chipy ziemniaczane, od lepszej powłoki aspiryny po gładszy olej silnikowy.

Nie zapominajmy też, że antymateria, z całą swoją wybuchowością, była źródłem paliwa, które tak skutecznie rozpędziło statek Star Trek Enterprise przez galaktyki. Oczywiście, kapitan Kirk nie musiał się martwić o cenę antymaterii – w 1999 roku NASA oszacowała, że wyprodukowanie jednego grama antymaterii kosztuje 62,5 biliona dolarów. Ale być może jest to materiał do przemyśleń dla tych, którzy odważą się wkroczyć w post-elektryczny, post-wodorowy świat lokomocji.