Antimateria i verkligheten

Så här ser antimateria bara ut på film.

Så här ser antimateria bara ut på film.

Det här lär vara en bild av en behållare med antimateria, som de ser ut i filmen Angels & Demons. Om jag hade en liten behållare med antimateria i skulle jag bli orolig om den lyste så här mycket. Någon process här producerar ljuspartiklar — fotoner. Är det rörelsen av de elektriskt laddade antimateriapartiklarna i det elektromagnetiska fältet som innesluter dem, som får dem att stråla så? I så fall rör de sig rätt fort, och jag litar inte på att de ska hållas kvar. Hur kan de hålla sig i en så liten volym om de rör sig hastigt, hur stabilt är fältet? Om det inte är rörelsen, är det någon sorts partikelreaktion som pågår? Varför blir det synligt ljus, och hur mycket strålar det hela i våglängder jag inte kan se?

Det är förstås inte meningen att det är så man ska tänka. På film är det viktiga att betydelsefulla pryttlar ser uppseendeväckande ut, så att de gör sig bra på den vita duken. Medan man ser filmen ska man lägga sina kritiska frågor åt sidan (det kallas suspension of disbelief — man bortser från det som är orealistiskt för att ta till sig en berättelse, som har andra kvaliteter än att avbilda verkligheten).

Hur som helst verkar den här filmen vara en bra utgångspunkt för att prata om antimateria. Jag har inte sett den själv, men jag har läst boken (nåja, delar av den).

Vad är då antimateria egentligen?

Det är en sorts invertering av vanlig materia, det hörs ju på namnet. Men hur då?

Vanlig vardagsmateria består, som man lärde sig i skolan, av atomer. Atomerna är i sin tur uppbyggda av tätt packade kärnor med protoner och neutroner, omgivna av moln av elektroner. Elektronerna är så vitt vi vet elementarpartiklar, som inte består av några mindre delar, medan kärnpartiklarna är uppbyggda av kvarkar.

På 1920-talet utvecklades kvantmekaniken, den teoretiska beskrivningen av hur atomer och elementarpartiklar beter sig. Paul Dirac var ett av de stora namnen inom området, och han satte sig ner för att försöka förbättra beskrivningen elektronen och dess växelverkan med det elektromagnetiska fältet på ett sätt som stämmer överens med relativitetsteorin. Hans ekvation fungerade mycket bra, men hade dessutom den lustiga egenskapen att den hade två lösningar: en som beskriver elektronen och en som beskriver en likadan partikel fast med motsatt laddning, en antielektron. Det här orsakade en del diskussion — kunde detta betyda att det verkligen finns sådana partiklar? Bara några år senare, 1932, kunde man faktiskt detektera antielektroner, positroner som de kallas, i kosmisk strålning. Sedan dess har antipartiklar varit vardagsmat i partikelfysiken, och man har så småningom kunnat observera antipartiklar till alla elementarpartiklar man känner till.

En antipartikel har enkelt uttryckt exakt samma egenskaper som motsvarande partikel, förutom att laddningarna har motsatt tecken. En partikel beskrivs av flera olika ”laddningstal” — på fysikerspråk: interna kvanttal — även en elektriskt neutral partikel har sin antipartikel. Ska man vara riktigt noga är beskrivningen av antipartikeln identisk med beskrivningen av en partikel efter att man har kastat om tecken på alla laddninga och samtidigt även på alla rumskoordinater och på tidens riktning.

En del av intresset för antimateria ur en fysikers synvinkel är att testa om den här symmetrin alltid och fullständigt gäller. Man är alltid på jakt efter tecken på luckor i standardmodellen för fundamentala partiklar och växelverkningar, för att kunna upptäcka intressant ny fysik. Det är också den största anledningen till att man är intresserad av att tillverka antiatomer och undersöka deras egenskaper. Mer om antiatomer i ett senare inlägg!

Tips för vidare läsning

Några länkar relaterade till CERN och Angels & Demons.

About these ads

Om åka

Fysiker, sf-fantast, allmän entusiast.
Det här inlägget postades i Nivå: grundläggande (2), Partikelfysik och har märkts med etiketterna , , . Bokmärk permalänken.

10 kommentarer till Antimateria i verkligheten

  1. Ping: Mer om antimateria: atomer och explosioner « Stjärnstoft och kugghjul

  2. Ping: Ännu mer om antimateria: cancerterapi och raketbränsle « Stjärnstoft och kugghjul

    • åka skriver:

      Jo, eller hur :-D

      Det är nämligen jag som är Anna Åkesson, fast jag gift mig och bytt efternamn. Tänkte att jag skulle få fler läsare till den här texten genom att posta den här också (med vissa små förbättringar). Kul att någon sett den gamla också :) Det var ursprungligen en inlämningsuppgift på en kurs, som jag sedan utvecklade.

      • åka skriver:

        Upptäckte förresten att det står (C) Anna Davour 2005 på texten, alltså inte mitt flicknamn. Desto bättre! Hur som helst är copyright förstås min egen, och jag kan såklart göra hur många rip-offs som helst. Fast det skulle bli lite tråkigt i längden.

        Fanzinet finns kvar, vilket man kan se på min andra blogg.

      • Nisse Hult skriver:

        Då får jag säga att du har skrivit en riktigt bra och intressant text.
        Du skriver att om det fanns antimateria i universum skulle man se annihilationsstrålning ifrån gränsområden. Hur kan man vara så säker på det?
        I de största delarna av universum är partikeltätheten låg och om två enstaka atomer skulle annihileras långt bort skulle detta väl vara svårt att detektera?

      • åka skriver:

        Tja, utan att ha funderat så där väldigt djupt på det skulle jag tänka att det borde vara fråga om väldigt stora områden och långa tidsrymder, så man borde väl kunna se det. Det är en annan sak som gör att jag inte tror att det scenariot är så troligt i vårt universum: man måste ha haft ett ursprungligt område där antimaterian kommit att dominera, som skiljts från områden med materia rätt tidigt så att det har kunnat bevaras. Eftersom universum verkar ha varit väldigt homogent i början förstår jag inte hur det skulle ha gått till.

        Fast jag är helt säker på att smarta forskare har tänkt väldigt djupt på detta, det finns säkert mer att säga om saken. Mina kosmologikunskaper är lite rostiga ;)

      • åka skriver:

        Kul att du gillade texten förresten!

  3. Ping: Betastrålning « Stjärnstoft och kugghjul

  4. Ping: Nu kan vi lagra antiatomer | Stjärnstoft och kugghjul

Kommentera

Fyll i dina uppgifter nedan eller klicka på en ikon för att logga in:

WordPress.com Logo

Du kommenterar med ditt WordPress.com-konto. Logga ut / Ändra )

Twitter-bild

Du kommenterar med ditt Twitter-konto. Logga ut / Ändra )

Facebook-foto

Du kommenterar med ditt Facebook-konto. Logga ut / Ändra )

Google+ photo

Du kommenterar med ditt Google+-konto. Logga ut / Ändra )

Ansluter till %s