Anioły i demony antymaterii [GN]

W tym urządzeniu w ośrodku CERN powstał antywodór. Autor zdjęcia: Tomasz Rożek

Wroga Kościołowi sekta kradnie pojemnik z antymaterią. Podkłada go gdzieś w Watykanie. Gdy wyczerpie się akumulator w systemie bezpieczeństwa pojemnika, eksplozja zmiecie stolicę chrześcijaństwa.

Opisana historia to scenariusz książki i wyświetlanego od kilkunastu dni w polskich kinach filmu „Anioły i Demony”. Z punktu widzenia fizyka wszystko jest tutaj prawdą i... wszystko fikcją.

Co jest anty?

Świat, który wokoło widzimy, zbudowany jest z protonów, neutronów (te dwie cząstki zbudowane są z jeszcze mniejszych kwarków) oraz elektronów. Ale cząstek we wszechświecie jest znacznie, znacznie więcej. Każda w dwóch odmianach. Tej materialnej i — przeciwnej — antymaterialnej. Cząstki z jednej i drugiej familii są naładowane przeciwnym ładunkiem elektrycznym (np. elektron ma ładunek elektryczny ujemny, a antyelektron — pozyton — dodatni), ale mają takie same masy. Te dwa wcielenia każdej znanej cząstki przy zetknięciu anihilują. To znaczy, że cała ich masa (np. protonu i antyprotonu) zamienia się w energię według znanego chyba wszystkim wzoru E = mc2.

Antymateria, choć brzmi bardzo tajemniczo, nie jest niczym nienaturalnym. Powstała w Wielkim Wybuchu razem z materią, z której my sami jesteśmy zbudowani. Cząstki powstawały parami w procesie odwrotnym

do anihilacji. Z pierwotnej energii Wybuchu, 13,7 mld lat temu, materia powstawała z energii. Żeby była równowaga, żeby proces w ogóle mógł zaistnieć, materia musiała powstawać w dwóch „wersjach”. Część cząstek i antycząstek od razu anihilowała (całkiem spora część), ale reszta przetrwała. I tu pojawia się zagadka. Z teorii fizycznych wynika, że materii i antymaterii we wszechświecie musi być dokładnie tyle samo. Kłopot w tym, że chyba nie jest. Nasz świat zbudowany jest z materii, ale nie widzimy światów (planet, galaktyk) antymaterialnych. Co się z nimi stało? Nie do końca wiadomo. A może materia i antymateria nie są swoim lustrzanym odbiciem? Może różnią się w jakimś — z pozoru — nieistotnym szczególikiem? Może to jest powód, że materia przetrwała, a antymateria nie. Pewności co do tego nie ma.

Gdzie jesteś anty?

To, że nie widzimy anty-Słońca czy anty--Ziemi, nie znaczy, że antymaterii wokół nas nie ma wcale. Śladowe ilości antycząstek nieustannie nas otaczają. W naturalnych procesach powstają cały czas. Na przykład pary elektrony—pozytony tworzą się w atmosferze, pod wpływem promieniowania kosmicznego. Inne antymaterialne cząstki powstają w wyniku rozpadów niektórych pierwiastków promieniotwórczych. Także tych znajdujących się w nas samych czy w ziemi, po której stąpamy. Dzięki zjawisku anihilacji elektronu i pozytonu działa najdokładniejsze bodaj urządzenie obrazujące wewnętrzne organy człowieka, tomograf pozytonowy PET. Antymateria jest wokół nas, ale w bardzo małych ilościach. Fizycy — żeby dokładnie jej się przyjrzeć — postanowili wytworzyć ją w laboratorium. Pierwszy atom antymaterii (z antyprotonem w środku i antyelektronem krążącym wokół) udało się wyprodukować w 1995 r. w laboratorium CERN w Szwajcarii. Dokonała tego grupa naukowców pod wodzą Niemca, prof. Waltera Oelerta. Przez kilka tygodni prób wyprodukowano dokładnie 10 atomów antywodoru.

Wytworzenie najprostszego nawet atomu antymaterii w świecie zbudowanym z materii jest rzeczą niezwykle skomplikowaną. Pamiętajmy, kontakt materii i antymaterii oznacza anihilację. Znika materia, pojawia się energia. I po badaniu. Rozwiązaniem okazały się pułapki próżniowe. To „naczynie”, trochę jak poligon poprzecinany zasiekami, ograniczone przez pole magnetyczne i elektryczne, w którym panuje bardzo wysoka próżnia. W niej cząstki antymaterii „wiszą”, lewitują, nie dotykając ścianek naczynia. Sposób jest genialny, ale sprawdza się tylko dla niewielkich ilości antymaterii. Im jest jej więcej, tym większa musi być próżnia i silniejsze pola. Tym więcej energii potrzeba, żeby pułapka działała.

Co prawda, co fałsz?

W „Aniołach i Demonach” sekta Iluminatów kradnie z CERN-u próżniową pułapkę z antymaterią w środku. Podrzuca to gdzieś w Watykanie i... szantażuje. Wszyscy uwijają się jak w ukropie, bo baterie zasilające próżniowy pojemnik mają ograniczoną pojemność. Gdy zabraknie zasilania, znikną wewnątrz pułapki pola siłowe, a antymateria dotknie materialnych ścianek naczynia. Watykan, a może nawet połowa Rzymu, zniknie z mapy świata.

Prawdą jest, że w CERN-ie wyprodukowano i dalej produkuje się antymaterię. Prawdą też jest, że zjawisko anihilacji (występujące, gdy materia zetknie się z antymaterią) jest najefektywniejszą formą przekształcania materii w energię. Zetknięcie jednego kilograma materii i jednego kilograma antymaterii daje tyle energii, co spalenie 20 miliardów litrów benzyny. A więc prawdą jest, że odpowiednia ilość antymaterii mogłaby pogrzebać, a właściwie unicestwić nie tylko Watykan, ale i cały Rzym. Prawdą w końcu jest, że antymaterię magazynuje się w próżniowych pojemnikach.

Co zatem jest fałszem? Na potrzeby książki i filmu zupełnie zafałszowano skalę. W CERN-ie produkuje się bardzo małe ilości antymaterii. Setki, tysiące, miliony pojedynczych atomów. Żeby spowodować jakiekolwiek szkody, trzeba dysponować kilkoma gramami antymaterii, a tak ogromnej ilości nie da się wytworzyć i zmagazynować. To kwestia niezmiennych praw fizyki. Wytworzenie pokazanej w filmie ilości antymaterii trwałoby kilka miliardów lat, a jej zmagazynowanie budowy setek milionów pułapek magnetycznych. Kosztów takiego przedsięwzięcia nikt poważny nawet nie szacuje. Fałszywie przedstawiono też same pułapki magnetyczne. To nie są urządzenia przenośne, a raczej jedne z wielu zintegrowanych ze sobą części ogromnego układu badawczego. Układu, którego nie da się zasilać z akumulatorów. Zużywa on tyle prądu, ile małe miasteczko. Urządzenia wchodzące w skład eksperymentu LEAR, w którym po raz pierwszy uzyskano antywodory, zajmowały ogromną halę. Nawet niewielkich ilości antymaterii nie da się więc przenosić w pojemniku czy jakimkolwiek urządzeniu.

Tworzenie antymaterii na Ziemi to bardzo kosztowny (energetycznie) proces. Choć perspektywa ogromnej ilości czystej energii jest niezwykle kusząca, trzeba sobie zdać sprawę z kosztów jej uzyskania. Gdyby wykorzystać wszystkie znajdujące się na naszej planecie kopalne źródła energii: węgiel, ropę, gaz i wyprodukować z tego wszystkiego antymaterię, a następnie „zatankować” nią samochód, ten przejechałby tylko 15 tys. kilometrów.

CERN nie walczy z Bogiem

Największym, a równocześnie najlepiej sprzedanym fałszem jest sposób, w jaki w książce i filmie został pokazany ośrodek CERN. Tutaj uprawia się naukę. Laboratorium nie współpracuje z wojskiem, nie angażuje się w projekty, które są ryzykowne albo niebezpieczne. CERN to największe na świecie laboratorium cząstek elementarnych. Ogromny kompleks zajmuje 600 hektarów i pracuje w nim połowa (ok. 6,5 tys.) wszystkich badaczy zajmujących się fizyką cząstek na świecie.

„Wkrótce bogowie okażą się tylko fałszywymi bożkami, bo nauka dostarczy odpowiedzi na wszystkie pytania, jakie człowiek kiedykolwiek zada” — mówi w „Aniołach i Demonach” fikcyjny Dyrektor Generalny CERN-u Maximilian Kohler, jedna z wielu postaci wrogo nastawionych do Kościoła. W CERN-ie nikt nie pracuje nad dowodem, że Bóg nie istnieje. Tutaj odkrywa się Jego misterną robotę.

Człowiekiem, który w 1995 roku wyprodukował antywodór, był prof. Walter Oelert. Miałem duże szczęście przez prawie cztery lata pracować w jego grupie badawczej. W książce „Anioły i Demony” twórca antymaterii zostaje zabity na pierwszej stronie. Nie wypowiada nawet jednego słowa. Studenci prof. Oelerta często z tego żartowali. On sam, mówił że gdyby zatrudniono go przy produkcji filmu jako aktora (a w młodości chciał nim zostać), z taką rolą na pewno by sobie poradził. Często powtarzał, i dalej powtarza, że jego odkrycie nie stanowi zagrożenia dla ludzkości. — Świat można unicestwić o wiele prościej i taniej, niż produkując antymaterię — mówił na wykładach prof. Walter Oelert.

opr. mg/mg