Miért fontos az antianyag előállítása? Mert feltételezések szerint a nagy ősrobbanást követően az anyag és az antianyag egyenlő mennyiségben volt jelen – utóbbinak azonban nem találjuk nyomát. Mi történt az antianyaggal? Miért életképesebb az anyag, mint az antianyag?

A Physical Review Letters holnapi számában megjelenő közlemény szerint kaliforniai fi zikusok szilíciummal kísérleteztek. A szilíciumdarabkákat lézerfénnyel sugározták be, majd a felületükre pozitronokat ültettek. Mint kiderült, a lézerfény felszabadította a szilícium elektronjait, amelyek a minta felszínén lévő pozitronokkal összekapcsolódva pozitróniumokat hoztak létre. [A pozitrónium egy pozitronból (az elektron pozitívan töltött antirészecskéjéből) és egy elektronból álló egzotikus atom. A részecske–antirészecske pár megsemmisülése során két vagy több gamma-fotonra bomlik.] „Ezzel az eljárással számottevő mennyiségben lehet előállítani pozitróniumatomokat, ráadásul ellenőrzött körülmények között. A módszer további előnye, hogy míg a korábbi módszerekkel a mintákat igen magas hőmérsékletre kellett hevíteni, az új eljárás bármilyen hőmérsékleten működik” – idézte az MTI David Cassidy fizikust. Allen Mills professzor szerint, amikor lézerfénnyel sugározzák be a szilíciumot közvetlenül a pozitronok érkezése előtt, elektronok termelődnek, amelyek segítenek a pozitronoknak elhagyni a szilícium felszínét és ezáltal elkerülni a megsemmisülést.

„Antianyagot jelenleg csak a CERN, az európai országok közös részecskefizikai laboratóriuma, a világ legnagyobb fizikai kutatóintézete tud előállítani” – tájékoztatta lapunkat Horváth Dezső fizikus, aki a CERN-ben résztvevője az antianyaggal kapcsolatos kísérleteknek. Jelenleg az egyetlen ilyen antiatom a hidrogén „ellentettje”, az antiprotonból és pozitronból (antielektronból) álló antihidrogén-atom. Antiprotonokat a CERN antiproton-lassító berendezése termeli, pozitronokat viszont nagyon sokféleképpen előállíthatunk, például vannak pozitronkibocsátó radioaktív izotópok. (Ilyen izotópokat használ például az orvosi diagnosztikában széleskörűen használt pozitronemiszsziós tomográf (PET) is.)

Pozitróniumot már fél évszázada állítunk elő, hiszen ahhoz nem kell különleges berendezés. A gond az, hogy a pozitrónium általában a keletkezése után igen gyorsan elbomlik. Ez a különleges anyag kétféle állapotban keletkezik: az elektron és a pozitron perdülete vagy párhuzamos, vagy ellenkező irányú. Az utóbbi állapot, a parapozitrónium, azonnal elbomlik két foton kibocsátásával. Az előbbi, az ortopozitrónium, csak három foton kibocsátásával tud bomlani, ezért élettartama elvben ezerszer akkora. Anyagban viszont, elektronokkal ütközve, a pozitrónium azonnal elbomlik. Hoszszú élettartamú pozitróniumot tehát csak légüres térben lehet tartani, ahol viszont nem kelethezhet.

Az idézett cikkben leírt, forradalmian új módszer ezt az ellentmondást küszöböli ki: lézerimpulzussal előhív elektronokat, amelyek az oda sugárzott pozitronokkal pozitróniumot képeznek, és az elektronok utána visszatérnek a szilíciumfelületre és nem zavarják a hosszú élettartamú pozitróniumot.

Jogos a kérdés, mire jó ez az egész. Horváth Dezső szerint a közvetlen tudományos érdekességen kívül, például segíthet az antihidrogén előállításában. Még a múlt század nyolcvanas éveiben megjósolta egy dán fizikus, hogy antiproton ütközésében pozitróniummal sokkal kedvezőbb körülmények között lehet antihidrogént előállítani, mint amikor az antiproton csupasz pozitronnal ütközik, ahhoz viszont a pozitróniumot légüres térben, nagy vákuumban kellene előállítani, különben az antiproton azonnal megsemmisül. Fontos, hogy ez az új megfigyelés az ősrobbanás után eltűnt antianyag rejtélyének megoldásához is közelebb vihet.

A két kaliforniai fizikus, David Cassidy és Allen Mills