Az antianyag lehet a távoli jövő űrüzemanyaga

Az antianyag elképesztő energiasűrűségű üzemanyaggá válhat valamikor a távoli jövőben, amelyre a csillagközi utazásokhoz szükség is lehet. Antianyagból megfelelően kis mennyiség is elegendő lehet ahhoz, hogy hosszú távú űrutakon meghajtást biztosítson. Eddig persze még elképesztően hosszú az út, ám gondolkodni a lehetőségeken addig is érdemes. Ezt tette az Egyesült Arab Emirátusok két kutatója is.

Az antianyagot – egészen pontosan a pozitront, az elektron antianyag-megfelelőjét – 1932-ben fedezte fel Carl David Anderson amerikai fizikus, négy évvel később ezt Nobel-díjjal jutalmazták.

Az antianyag normál anyaggal találkozva hatalmas energia felszabadulásával járó módon megsemmisül, ennek annihiláció a neve. Fizikai tudásunk szerint ez az esemény a legnagyobb energiasűrűségű esemény a világon. Mindez ráadásul úgy állíthatna elő energiát, hogy semmiféle szennyező melléktermék nem keletkezik közben (mind az anyag, mind az antianyag megsemmisül a találkozáskor), így ha valaha sikerül munkára fogni ezt a reakciót, akkor az a világ legtisztább energiaforrása lesz.

A számítások szerint egyetlen gramm antihidrogénnel 23 űrsiklót lehetne üzemeltetni, 10 gramm antianyag elég volna egy Mars-utazáshoz, ami mindössze egy hónapig tartana! A kémiai rakéta-üzemanyagokhoz képest tízmilliárdszoros az antianyag-üzemanyag energiasűrűsége, de még a fúziónál is 300-szor nagyobb. Könnyen érthető: ha az antianyag annihilációját meg tudnánk szelídíteni, az végtelen lehetőségeket nyújtana.

A kutatók most azokat a tényezőket vették sorra, amelyek egy antianyaggal működő hajtóműhöz szükségesek, és azokat, amelyek nehezítik ennek kifejlesztését. Az egyes antirészecske-annihilációk kissé eltérő módon játszódnak le, ezeket eltérő módon is lehet felhasználni.

Az antianyag előállítása rendkívül energiaigényes: egyetlen gramm antianyag készítéséhez egy város teljes évi energiafogyasztásával egyező mennyiségű áramra lenne szükség. A CERN-ben egy év alatt jelenleg mintegy 10 nanogramm (a nanogramm a gramm egymilliárdad része) antianyagot tudunk készíteni, mintegy 7 millió dollár árán. Egy grammhoz 25 millió kilowattóra energia kellene.

Könnyen lehet, hogy fúziós energia nélkül nem fogunk tudni érdemi mennyiségű antianyagot előállítani, pusztán amiatt, mert drága az energia. Az előállítás másik kihívása, hogy jelen pillanatban csak azzal bizonyosodhatunk meg a létrehozott antianyag meglétéről, ha azt összeeresztve normál anyaggal megsemmisítjük. Nem túl hatékony módja ez a felismerésnek…

Az antianyag azonnal megsemmisül, ha normál anyaggal találkozik, ezért kizárólag úgy lehetne tárolni, hogy elektromágneses tér fogja közvetlenül körbe, nem pedig tartály. 2016-ban a CERN tudósainak sikerült ezt megoldaniuk néhány antianyag-atom esetében – egészen 16 perc időtartamára. Azonban még ha meg is tudjuk oldani az elektromágneses tárolást, akkor is előfordulhat kéretlen annihiláció. Az elektromágneses téren kívüli területről (akár az ezt létrehozó tekercsről) véletlenszerűen bejuthat egy-egy normál atom az antianyag közelébe. Jelenleg ez a tárolás legnehezebbnek látszó megoldandó feladata.

Ez még elképesztő távol van attól a céltól, ami egy űrhajó (vagy bármi más) meghajtásához szükséges. Jelenleg Németországban épül, nemzetközi együttműködésben egy FAIR nevű kutatóintézet, amelynek feladata az antianyag-kutatás lesz.