Videnskaben om anti-videnskaben

Med nye acceleratorer og større hastigheder vil fysikere nu finde de endelige beviser for, at antimaterien slet ikke er så anti så det gør noget


Af Robin Engelhardt

I går startede så eksperimenterne ved en af de største partikelacceleratorer i verden: Materie og antimaterie vil ustandseligt blive torpederet mod hinanden i forsøget på at få løst nogle af universets største gåder. De evindelige spørgsmål vil kunne stilles igen: Hvorfor består vi af materie og ikke antimaterie? Ja, hvorfor er der ikke intet? Og hvordan startede det hele?

Allerede for tre år siden stod pressen på den anden ende, efter at fysikere fra Schweiz for første gang i historien havde produceret et helt brintatom ­ bestående af antistof. 'E.T., vi kommer!' stod der på avisernes forsider, og både Dalai Lama og pave Wojtyla valfartede til partikelacceleratorerne for at få bekræftet deres dybeste indsigter: Himmel og helvede, lidelse og nirvana, Kristus og Antikrist, materie og antimaterie ­ noget må der være om sagen!

Men nu vil forskerne have sikkerhed om deres bange anelser: Antimateriens skyggeverden er måske ikke et helt så identisk et spejlbillede af vores egen verden som forskerne oprindeligt troede. Måske er Antikrist ikke helt så jævnbyrdig i alle aspekter, som sin glorværdige modpart. I givet fald vil man skulle omformulere store dele af vores teorier om materiens natur.

ANTIHISTORIEN
Det var oprindeligt den britiske fysiker Paul Dirac, en stille enspændernatur, som i 1928 stædigt holdt fast i sine ligninger, og af den årsag så sig nødsaget til at postulere anti-elementarpartiklerne. Ellers ville kridtet på tavlen ikke give nogen mening, og man var blevet nødt til at omskrive mange af fysikkens fundamentale love. I 1932 blev den positive elektron , positronen, opdaget af Carl David Anderson, og i 1955 fandt man antiprotonen.

Disse djævelske dobbeltgængere havde præcis den modsatte ladning i forhold til deres kendte modpart: positronen var positivt ladet, hvorimod elektronen jo er negativt ladet; antiprotonen var negativt ladet, hvorimod protonen altid har været positiv ladet.
 
Især science-fiction forfatterne spekulerede over, om vejen dermed stod åben til produktionen af anti-uran, anti-ilt og anti-guld; en port til skyggesiden af vort univers, som adskiller sig fra vores verden på samme måde som en højre handske adskiller sig fra en venstre, og hvor der muligvis eksisterer anti-galakser, antikloder og antimennesker.

ANTIENERGIKILDE
Når disse anti-elementer forbindes, dannes der ifølge den gængs teori neutrale anti-atomer, som i deres ydre egenskaber teoretisk set er identiske med almindelige atomer: anti-vand flyder som vand, anti-guld skinner som guld.

Hvis en større mængde materie og antimaterie kommer i berøring med hinanden, udslettes begge i et apokalyptisk energilyn, der er så kraftigt, at det vil få alle verdens atombomber til at blegne. Brugt som brændstof i en raket ville blot 0,147 gram antimaterie være nok til at blive katapulteret til Mars. At det hele slet ikke er så nemt, som man kunne håbe, viser nøgtern beregning: produktionen af blot en lille smule antimaterie, kræver et enormt opbud af energi, som slet ikke står mål med gevinsten. Hvis man forestillede sig, at hele verdensproduktionen af elektricitet omdannedes til antiprotoner, kunne den tilbagevundne energi kun kunne oplyse en hundrede-watt pære i 5,8 minutter. Regningen går simpelthen ikke op.

Antimaterien er også svær at opdrive. Astronomer har i årtier gennemsøgt verdensrummet, men forgæves. Hvor er den blevet af? For selvom der i dag synes at være en uforholdsmæssig stor ubalance mellem materie og antimaterie, mener fysikere, at det ikke altid har været sådan.

SLINGER I URSUPPEN
Det hele startede som bekendt med et stort brag ­ Big Bang ­ en uendelig tæt og uendelig lille energiklump, som eksploderede for cirka 15 milliarder år siden, og dermed antændte en ilddans af umådelige dimensioner. Det resulterede efterhånden i dannelsen af galakser, stjerner og planeter som vi kender dem i dag. Men dengang, sådan cirka en milliontedel af en milliontedel af et sekund efter The Big Bang , fandtes der lige så meget antimaterie som materie ­ det postulerede i hvert fald nogle fundamentale symmetrilove. Men fordi antimaterien ikke kan ses nogen steder i dag, tror mange astrofysikere, at der måske ikke var rørt ordentligt rundt i ursuppen ­ med det resultat at noget af materien har kunnet undslippe og danne vores univers.
 
Ingen ved sådan rigtigt, hvad der er årsagen til ubalancen mellem materien og antimaterien. Hemmeligheden ligger måske gemt i nogle ustabile partikler, kaldt mesoner. Allerede i 1964 opdagede nogle fysikeren James Cronin, at K-mesoner og deres antimaterielle dobbeltgængere henfalder på forskellig måde. Men for rigtigt at forstå ubalancen, må forskerne kigge på K-mesoners store brødre ­ de såkaldte B-mesoner.
 
På grundlag af disse eksperimenter foreslog den sovjetiske fysiker Andrei Sakharov i 1967, at der måske findes en lille bitte forskel i den hastighed, hvormed materien og antimaterien henfalder på, og hvis man forestillede sig, at antimaterien henfaldt hurtige i det tidlige univers, ville materien blive tilovers ­ og danne os. Sakharov kaldte dette asymmetriske fænomen for 'charge-parity violation' ­ eller CP-violation. Ville man kunne ombytte de subatomare partiklers ladninger og paritet, uden at ændre deres egenskaber og opførsel, ville man have CP-konservering: Perfekte spejlbilleder af al kendt materie.

Men uden det nødvendige apparatur har man ikke kunnet komme problemet nærmere. I over tre årtier har partikelfysikerne ventet på tilpas store partikelacceleratorer til at torpedere B-mesonerne, men det er først nu, disse B-factories er blevet bygget færdige i henholdsvis Californien (BaBar , ved Stanford Linear Accelerator Center) og i Japan (Belle). Men det ser altså ud til, at CP-symmetrien ikke er perfekt. Faktisk antyder visse forudgående eksperimenter ved Fermilab nær Chicago allerede nu, at den perfekte spejlverden ikke findes.

Anti-guld ville måske ikke skinne som guld, anti-mennesker ville være nogle mærkelige nogen, og anti-videnskaben i disse antiverdener ville sikkert være meget dårligere end den, vi bedriver.

0 comments:

There was an error in this gadget