Η πραγματικότητα της αντιύλης

Από τη σελίδα Space.com, 29 Σεπτεμβρίου 2003

Η αντιύλη στους περισσότερους ακούγεται κάτι σαν επιστημονική φαντασία, και αυτό φυσικά είναι. Αλλά είναι επίσης κάτι πολύ πραγματικό γιατί η αντιύλη δημιουργείται και εξαϋλώνεται καθημερινά στα άστρα. Εδώ στη Γη χρησιμοποιείται για τις ιατρικές εξετάσεις του εγκεφάλου.

Η αντιύλη λοιπόν είναι καθημερινά μπροστά μας μέσα στον ήλιο, ένα πραγματικό εργοστάσιο αντιύλης.

Οι φυσικοί όμως την έχουν απομυθοποιήσει. Γιατί είναι ένα θεμελιώδες σωματίδιο της κανονικής ύλης με αντίθετο ηλεκτρικό φορτίο. Έτσι υπάρχει το αντιπρωτόνιο που έχει την ίδια μάζα αλλά αντίθετο φορτίο όπως και το ποζιτρόνιο η αντιύλη του ηλεκτρονίου.

Ένα παράδειγμα τέτοιας δημιουργίας είναι όταν ένα πρωτόνιο υψηλής ενέργειας σε μια ηλιακή έκλαμψη συγκρούεται με τον άνθρακα. Μπορεί τότε να σχηματίσει έναν τύπο αζώτου που έχει πάρα πολλά πρωτόνια σχετικά με τον αριθμό των νετρονίων του. Αυτό φυσικά καθιστά τον πυρήνα του ασταθή, και εκπέμπεται τότε ένα ποζιτρόνιο για να σταθεροποιηθεί.

Αλλά τα ποζιτρόνια δεν έχουν μεγάλο χρόνο ζωής. Όταν συγκρούονται με ένα ηλεκτρόνιο, εξαϋλώνονται και παράγουν ενέργεια. Για αυτόν τον λόγο υπάρχει τόσο λίγη ποσότητα αντιύλης γύρω μας.

Οι πόλεμοι με αντιύλη

Για να καταλάβουμε καλύτερα την αόριστη φύση της αντιύλης, πρέπει να φτάσουμε στην αρχή του χρόνου.

Στα πρώτα δευτερόλεπτα μετά από το Big Bang, δεν υπήρχε καμιά ύλη υποπτεύονται οι επιστήμονες. Μόνο ενέργεια. Καθώς όμως το σύμπαν διαστελλόταν, ψύχθηκε και σχηματίστηκαν σωματίδια της κανονικής ύλης και της αντιύλης σχεδόν σε ίσα ποσά.

Αλλά, η θεωρία ισχυρίζεται, ότι σχηματίστηκε ένα ελαφρώς υψηλότερο ποσοστό της κανονικής ύλης -- ίσως ένα μέρος προς ένα εκατομμύριο -- για άγνωστους μέχρι σήμερα λόγους. Αυτή ήταν η αιτία που σήμερα υπερισχύει η κανονική ύλη που γνωρίζουμε.

Όταν η ύλη και η αντιύλη ήρθαν τότε σε επαφή εξαϋλώθηκαν και μόνο το υπόλοιπο ποσό της ύλης αφέθηκε να διαμορφώσει το γνωστό μας σύμπαν.

Η αντιύλη για πρώτη φορά έγινε θεωρητικά γνωστή στους επιστήμονες από την εργασία του μεγάλου φυσικού Dirac το 1928.

Το ποζιτρόνιο δε ήταν το 1932 το πρώτο αντισωματίδιο που ανακαλύφθηκε.

Κρυμμένη ισχύς

Η αντιύλη έχει τεράστια δυνατότητα ενέργειας, εάν θα μπορούσε ποτέ να χρησιμοποιηθεί. Μια ηλιακή έκλαμψη τον Ιούλιο του 2002 δημιούργησε περίπου μισό κιλό αντιύλης, σύμφωνα με μια νέα έρευνα της NASA. Αυτή ήταν ικανή να τροφοδοτήσει με ισχύ τις Ηνωμένες Πολιτείες για δύο ημέρες.

Οι επιταχυντές των σωματιδίων μπορούν να παραγάγουν σωματίδια αντιύλης υψηλής ενέργειας, επίσης, αλλά μόνο σε μικροσκοπικές ποσότητες. Περίπου ένα δισεκατομμυριοστό του ενός γραμμαρίου ή και λιγότερο παράγεται κάθε έτος.

Εν τούτοις, οι συγγραφείς της επιστημονικής φαντασίας επινόησαν, πολύ καιρό πριν, σχέδια για τη χρήση αντιύλης στην τροφοδοσία των διαστημοπλοίων ώστε να ταξιδεύουν με πάνω από την ταχύτητα του φωτός. Η αντιύλη δεν απέκτησε κακό όνομα, αλλά θεωρήθηκε συλλογικά ως μια καθαρά πλασματική έννοια. Πάντως θα μπορούσε να τροφοδοτήσει ένα διαστημικό σκάφος. Αλλά οι ερευνητές της NASA λένε ότι δεν είναι κάτι που θα συμβεί στο προβλέψιμο μέλλον.

Εν τω μεταξύ, η αντιύλη έχει αποδειχθεί ζωτικά χρήσιμη για ιατρικούς σκοπούς. Τα εφήμερα σωματίδια της αντιύλης δημιουργούνται επίσης από διάσπαση ραδιενεργών υλικών, τα οποία μπορούν να εγχεθούν σε έναν ασθενή προκειμένου να εκτελεσθεί η Τομογραφία Εκπομπής Ποζιτρονίων, η γνωστή PET, του εγκεφάλου.

Ένα ποζιτρόνιο δηλαδή που παράγεται από τη διάσπαση σχεδόν αμέσως βρίσκει ένα ηλεκτρόνιο και εξαϋλώνεται προς δύο ακτίνες γάμμα. Αυτές οι ακτίνες γάμμα κινούνται προς αντίθετες κατευθύνσεις, και αφού καταγραφούν παράγεται μια εικόνα.

Κοιτάζοντας στον ήλιο

Στον ήλιο, οι εκλάμψεις της ύλης επιταχύνουν ήδη τα γρήγορα σωματίδια, τα οποία συγκρούονται με τα πιο αργά σωματίδια στην ατμόσφαιρα του ήλιου, παράγοντας αντιύλη. Οι επιστήμονες ανέμεναν αυτές οι συγκρούσεις να συμβαίνουν στις σχετικά πυκνές περιοχές της ηλιακής ατμόσφαιρας. Εάν αυτό ήταν σωστό, η πυκνότητα θα προκαλούσε αντιύλη για να εξαϋλωθεί σχεδόν αμέσως.

Έκλαμψη: Μια ξαφνική έκρηξη έντονης ακτινοβολίας υψηλής ενέργειας από την επιφάνεια του ήλιου. Είναι συνδεδεμένη με τις ηλιακές κηλίδες και τις ραδιοπαρεμβολές

Μια ομάδα επιστημόνων εξέτασε αυτές τις ακτίνες γάμμα που εκπέμφθηκαν από εξαϋλωση αντιύλης, όπως παρατηρήθηκε από το διαστημικό σκάφος RHESSI της NASA, μια εργασία που καθοδηγήθηκε από τον Robert Lin του Πανεπιστημίου της Καλιφόρνιας στο Μπέρκλεϋ.

Η έρευνα προτείνει ότι η αντιύλη ίσως διασκορπίζεται. Να δημιουργείται σε μια κηλίδα και να καταστρέφεται σε μια άλλη, αντίθετα προς αυτό που οι επιστήμονες ανέμεναν για αυτά τα εφήμερα σωματίδια. Αλλά τα αποτελέσματα είναι ασαφή.

Θα μπορούσε επίσης να σημαίνει ότι η αντιύλη δημιουργείται στις περιοχές όπου εξαιρετικά υψηλές θερμοκρασίες κάνουν τη σωματιδιακή πυκνότητα 1.000 φορές χαμηλότερη από όσο οι επιστήμονες ανέμεναν ότι συνέβαινε σε αυτή τη διαδικασία.

Οι λεπτομέρειες της εργασίας θα δημοσιευθούν στο Astrophysical Journal Letters την 1η του Οκτωβρίου.

Το άγνωστο παραμένει

Αν και στους επιστήμονες αρέσει να βλέπουν την αντιύλη ως κάτι το φυσικό, παραμένει ακόμα ένα ιδιαίτερο μυστήριο. Ακόμη και μερικές από τις φανταστικές αναπαραστάσεις των κατοπτρικών εικόνων αντικειμένων δεν έχουν αποδειχθεί συνολικά από αυτόν τον κόσμο.

"Δεν μπορούμε να αποκλείσουμε την πιθανότητα ότι κάποιο αστέρι ή γαλαξίας με αντιύλη υπάρχει κάπου," λέει ο Gerald Share του Ερευνητικού Εργαστηρίου του Ναυτικού. "Γενικά θα έμοιαζε όπως ένα κανονικό αστέρι ή σαν ένας συνηθισμένος γαλαξίας στα περισσότερα από τα όργανά μας."

Η θεωρία υποστηρίζει ότι η αντιύλη θα συμπεριφερόταν με τον ίδιο βαρυτικό τρόπο με την κανονική ύλη.

"Εντούτοις, στα όρια αυτών των άστρων και των γαλαξιών με αντιύλη άτομα αντιύλης θα έρθουν σε επαφή με τα κανονικά άτομα," σημειώνει ο Share. "Όταν αυτό θα συμβαίνει θα παραγόταν ένα μεγάλο ποσό ενέργειας υπό μορφή ακτίνων γάμμα. Μέχρι σήμερα δεν έχουμε ανιχνεύσει αυτές τις ακτίνες γάμμα ακόμα κι αν υπάρχουν πολύ ευαίσθητα όργανα στο διάστημα για να τις παρατηρήσουν."