Výroba anitiprotonů ve velkém

Martin Šrubař · 27. 1. 2005

Fyzika

Vědcům v CERNu se podařilo vyrobit padesátkrát více antiprotonů než kdykoliv předtím. Pro výrobu užitečného množství antihmoty je to stále žalostně málo a navíc energetická účinnost takové výroby je stále velmi nízká.

Složitá výroba

Antiprotony byly vyráběny nárazem vysoce energetických protonů (tj. protonů, které se pohybují opravdu velmi rychle – skoro rychlostí světla) do iridiového terčíku. Poté byly zpomaleny složitým zařízením, které se vtipně nazývá Zpomalovač antiprotonů. Pak byly zpomaleny průchodem několika elektrickými poli, což je hlavní rozdíl oproti předchozím experimentům, kde byly antiprotony zpomalovány nějakou fólií, která uměla zachytit jen omezené množství antiprotonů. Následně byly zachyceny v “pasti” pomocí magnetického a elektrického pole, kdy se ochladily smícháním se se studenými elektrony. Z každé takové dávky, vědci získali asi 1,2 milionu antiprotonů, z nichž byli schopni oddělit několik o nízkých energiích, kterou jsou ideální pro další experimenty.

Pomalé (studené) antiprotony můžeme použít třeba pro to, abychom detailněji prostudovali vlastnosti antihmoty. Jsme sice přesvědčeni, že se od běžné hmoty pouze opačnými kvantovými čísly (např. nábojem), ale je možné, že se experimenty podaří objevit nějaké nesrovnalosti. Nejvíce by nás udivily rozdíly v působení gravitačních sil, které se pro svou “malost” velmi těžko měří.

Málo antihmoty pro lety ke hvězdám

Bohužel ani takto relativně velké množství antihmoty nemůžeme využít pro pohon čehokoliv a rozhodně ne vesmírných lodí. Kdybychom k antiprotonům dodali positrony a sestavili tak antivodík, získali bychom anihilací se stejným množstvím vodíku (jestli jsem dobře počítal :-) asi 0,23 J energie. To je přibližně energie, kterou vydáte, zvednete-li kilové závaží o 2,3 cm. Tedy nic moc.

Když v roce 1995 vyrobili poprvé 9 atomů antivodíku, spočítali, že energetická účinnost takové výroby je “jedna setina miliontiny procenta”. To, že se tento způsob výroby nehodí k výrobě paliva demonstruje nejlépe příklad, že kdybychom dali veškerou energii z fosilních paliv na zemi do výroby antivodíku, získali bychom antihmotu, která by stačila k jízdě 10-ti malých aut mezi Hamburkem a Mnichovem tam a zpět. To by nestačilo ani k letu na Měsíc natož “ke hvězdám”.

Komentáře

Pavel – 28.1.2005

Už několik desítek let se ví, že antihmota od hmoty se liší i jinak než jen znaménkem náboje. Viz narušení C-symetrie.

Martin – WWW – 28.1.2005

Když je v článku napsáno "pouze opačnými kvantovými čísly (např. nábojem)", tak to já osobně považuji za dostatečně přesné vyjádření. Měl jsem snad napsat ještě "vnitřní kvantová čísla", ale to nejspíš nebylo předmětem připomínky.

Pavel – 28.1.2005

Pardon za nepřesné vyjádření, měl jsem na mysli samozřejmě znaménka všech nábojů (jak se také říká kvantovým číslům), tedy elektrického náboje, baryonového čísla, vůně a barvy.

Martin – WWW – 28.1.2005

Tak to se musím samozřejmě omluvit já. Jsem laik a s laiky se musí nakládat polopaticky, takže mi u prvního komentáře nedošlo, na co narážíš. O potvrzení narušení všech symetrií kromě CPT vím, ale nějak jsem si to nedal dohromady. Děkuji za připomínku.Mimochodem, nějak mi z neznámého důvodu začaly zlobit komentáře. Tudíž jsem musel předchozí komentář publikovat ručně.

Tomáš – WWW – 31.1.2005

Ten odkaz "padesátkrát více antiprotonů" je asi nějaký rozbitý, což?Jinak chci upozornit, že problematiku antihmoty na aldebaranu s napětím sledujeme a připravuje se bulletin na téma spektra antivodíku, které bude rozhodně velice zajímavé.

Martin – WWW – 31.1.2005

Díky za upozornění, teď to vypadá, že zamlžuji zdroje informací. Na bulletin se velmi těším.

Honza – 18.2.2005

Celkem by me zajimal pojem (vysvetleni) - kvantova cisla. Co si predstavit atd... ? Nejsem tak odborne vzdelan, ale o fyziku se zajimam. predem diky

Martin – WWW – 18.2.2005

Díky za námět na článek. Vysvětlení bude.

Honza – 20.2.2005

Tak tedy taky dekuji ;-)

Prokop Hapala – WWW – 2.9.2005

celkem by mne zajimalo jako je to s elektron-pozitronovimi pary. Konkretne s jijich stabilitou. Nekde jsem totiz cetl ze vytvari stabilni atomu podobnou kvantovou soustavu, kde neni jadro ale elektron a pozitron tvori orbitaly kolem spolecneho teziste.pripada mi to jako velice zajimavy novy typ latky, a pokud by skutecne byl stabilni napr. aby mohl byt pri teplotach blizkych absolutni nule dlouhodobe skladovan bez anihilace, pak by byl mnohem perspeketivnejsi nez baryonova antihmota, prote proto ze relativen velke mnozstvi pozitronu uz v soucasnosti muzeme vyrabet (napr. beta radiokativita nebo jaderna fuze)

Martin – WWW – 2.9.2005

[10] Není důvod, proč by elektron s pozitronem nemohly vytvářet páry. Elektron s pozitronem kolem sebe vytváří takové pole, že mohou být navzájem na shodných enegetických hladinách jako v běžném atomu vodíku. Ale pro skladování se to určitě nehodí. Protože, kdyby elektronu nebo pozitronu jakékoliv okolní záření dodalo energii, tak by nedošlo k jejímu prostému dalšímu vyzáření elektronem (v libovolné formě), ale k nastartování anihilace, což by způsobilo hned výbuch v celé nádrži.

Prokop Hapala – WWW – 3.9.2005

no tedy kdyby stacilo odstinit zareni bylo by to jeste ok...ale bohuzel ten system samovolne kolabuje s polocasem 10^-8 a 10^-10s (podle vzajemne orientace spinu)..jak sem se dozevel na aldebaranu a wikipedii

karel – 5.9.2005

[12] jo, to bude tim, ze zakladni stav je s typu - a tam je nenulova pravdepodobnost, ze se obe castice vyskytnou na jednom miste(a muzou anihilovat), v normalnich atomech se to projevuje tzv. Fermiho kontaktni interakci mezi s elektrony a jadrem. To jen tak pro doplneni...

Martin – WWW – 5.9.2005

[12],[13] Děkuji za zajímavé doplnění.

Komentáře můžete zaslat na tento email.

Share: Twitter, Facebook