Kan man lave anti-atomer? – Niels Bohr Institutet - Københavns Universitet

Niels Bohr Institutet > Spørg om fysik > ? om Fysik > Kan man lave anti-atomer?

06. oktober 2014

Kan man lave anti-atomer?

Hej Spørg om Fysik
Jeg har i længere tid tænkt over, om man ville kunne lave anti-atomer, og om man selv ville kunne bestemme hvilke grundstoffer anti-atomet skulle blive lavet af. Hvis det var sandt, ville man så kunne lave bestemte "anti-isotoper".

Jeg har læst, at stof og anti-stof kun kan annihilere, hvis de har samme ladning? Vil det sige, at hvis man for eksempel har anti-plutonium239 kun ville få det til at annihilere med plutonium239, eller ville det også annihilere med andre ting?

Med venlig hilsen
J L P

Man kan godt lave antistoffer i meget små mængder. Det sker på store acceleratorer f.eks. som i CERN. Antistofferne reagerer i samme øjeblik de kommer i kontakt med et hvilket som helst normalt atom og annihilerer.

Hydrogen og antigydrogen

Der sker det, at de to atomer bliver helt eller delvist omdannet til energi. Man kan derfor ikke ”opbevare” sådanne antistoffer, de eksisterer normalt kun i højvakuum, ved meget lave temperaturer, og indelukket i magnetfelter i en accelerator. Endnu har man kun haft 300 atomer opbevaret i 17 min. Det er svært eller umuligt at lave tungere atomer. Muligvis findes der i universet antistofverdener som vores med alle typer af atomer, men udelukkende af antistof. De bliver altså destruerede, hvis de møder en verden med atomer som vores, og det vil give en kæmpe energiudladning som en brintbombe med for en verden enormt meget større.

Om Antistof

Antistof blev første beskrevet af Paul Adrien Maurice Dirac (1902 – 1984) i 1928 i en relativistisk, kvantemekanisk  beskrivelse af elektronens bevægelse. Ud fra dette blev positionen forudset.

Resultater af sammenstød imellem stof og antistof, det er partikler og stråling

Antistofatomer har samme egenskaber som det normale atom, og man kan ikke se forskel på spektre mm. De opfører sig, når de kun er sammen med antistoffer, præcist som de tilsvarende stoffer ville gøre i vor type af verden. Vi kan altså ikke se på et stjernesystem eller en galakse, om de er lavet af antistoffer. Det vil man kun kunne opdage, hvis der kommer normalt stof ind i systemet. Man vil så kunne se annihilation, og måle på energierne derfra.

Man ved ikke om der findes antistofverdener, men principielt er det muligt. De få isotoper (atomkerner i en accelerator) man har lavet, kan man godt fremstille som isotoper. Man har bl.a. fremstillet positronium (et ”atom” bestående af en elektron og en positron, som kredser om hinanden), antibrint, antideuterium, antitritium (altså 3 isotoper) og antihelium-3. De tunge stoffer du nævner, er ikke lavet. Uanset hvilket normalt atom et antistof atom møder, vil der ske en delvis annihilation.

Dirac og den ligning som påviste at positroner måtte eksistere

Antistoffer og tyngdekraft

Man er ikke klar over, hvordan tyngdekraften virker på antistoffer, det har man ikke kunne måle i acceleratorerne. Man arbejder på det.

Meningen blandt de der forsker i området er, at tyngden virker normalt, men det er ikke eftervist. Det har været lidt af et mysterium, at der ikke er dannet lige meget stof og antistof ved Big Bang, Man har teorier om hvorfor, men de er ikke eftervist. Der kan godt være hele galakser af antistof, der vil ikke komme så meget normalt stof ind, at vi nødvendigvis opdager det. Antistofstjerner i vores nærhed derimod, ville vi nok opdage ved annihilationerne indenfor måske ca. 50 millioner lysår.

Med venlig hilsen
Malte Olsen