Antimaterian realiteetteja sekä suuria uhkakuvia

Antimateriakäyttöinen aurinkopurje
Kuva I

CERN on paikka, missä tehdään suurienergisiin hiukkasiin liittyvää tutkimusta, ja tuossa tutkimuksessa käytetään hyväksi äärimmäisen voimakkaita magneettikenttiä. CERN:in hiukkaskiihdytin on syklotroni- eli moninkertainen rengaskiihdytin, jossa hiukkasia siirretään paikasta toiseen äärimmäisen voimakkaiden magneettien muodostaman ketjun avulla. Noiden supervoimakkaiden magneettien valmistaminen on ennen ollut ongelmallista, koska sähkövirta saa niissä aikaan pyörteisiä sähkökenttiä, jotka saavat ne kuumenemaan. Tuo kuumenemisen ongelma on ratkaistu jäähdyttämällä nuo magneetit suprajohtavaan tilaan, jossa johtimen värähtelyn loppuessa pääsee virta kulkemaan ilman vastusta, mikä tietenkin eliminoi kuumenemisen ongelman. 

Myös tarpeellisen tehon aikaansaaminen on vaikeaa, koska CERN vie saman verran sähkövirtaa kuin kaupunki, Tuo ongelma on ratkaistu erityisillä kondensaattoreilla, joihin varastoidaan sähkövirtaa, joka sitten johdetaan kiihdyttimeen, kun tarvitaan tuota huipputehoa.Hiukkasia törmäytettäessä toisiinsa äärettömän suurella nopeudella. Tuolla kiihdyttimellä tapahtuva törmäytys tehdään siten, että ensin CERN:issä luodaan muutamia antimateria-hiukkasia, jotka sitten varastoidaan erityiseen varastorenkaaseen.

Antimaterian luominen on teoriassa melko helppoa, eli hiukkasen spin, eli pyörimissuunta vain pitää muuttaa, ja tämä tapahtuu sitten valtavan voimakkaassa magneettikentässä. Tuo magneettikenttä aiheuttaa sitten taivaalle melko erikoisia ukkospilviä, ja siksi tuosta kiihdyttimen aiheuttamasta uhasta esimerkiksi sähkölaitteille keskustellaan erittäin paljon, koska se voi vaarantaa lentoliikennettä. Samoin pelkona on se, että tuo kiihdytin luo keinotekoisen mustan aukon Maan pinnalle, ja teoriassa tuo musta aukko voi saada ilmakehästä ainetta, ja imiessään materiaa itseensä se saa tarpeeksi energiaa muuttuakseen stabiiliksi.

Tai sitten tuo musta aukko imee materiaa itseensä täysin symmetrisesti, jolloin syntyy fuusioreaktio, mitä kutsutaan termillä ”vapaafuusio”, mikä tarkoittaa sitä, että Maapallon ilmakehään syttyy aurinko tai keinotekoinen tähti, joka saa energiansa typpifuusiosta, ja koska tuon tähden sisällä on musta aukko, niin se saa siitä gravitaatioenergiaa, mikä aiheuttaa stabiilin tai kasvavan fuusion syntymisen. Eli vaikka teoriassa tuo tapaus olisi äärimmäisen harvinainen, niin silti se on ehkä mahdollinen.

Antimaterian ongelmana on sen tavattoman voimakas reaktiokyky, eli kohdatessaan tavallisen aineen hiukkasen muuttuvat molemmat niistä energiaksi reaktiossa, jota kutsutaan annihilaatioksi. Tuota reaktiota on ajateltu hyödyntää esimerkiksi aseteknologiassa tai tähtienvälisissä avaruusaluksissa, ja tämä tekniikka tietenkin on vielä ainakin osittain teoreettisella asteella. Antimaterian energiapitoisuus on niin valtava, että kilo tuota ainetta riittää viemään avaruusaluksen Alfa Centauriin, ja gramma antimateriaa räjäyttää koko Maapallon kappalaeiksi. CERN luo vain muutamia antimateriahiukkasia kerrallaan, ja ne varastoidaan varastokiihdyttimeen, missä niitä kuljetetaan hiukkaskiihdyttimen renkaassa, ennen kuin ne päästetään varsinaiseen kiihdyttimeen reagoimaan tavallisen aineen kanssa, kuvassa yksi (Kuva I) on muuten taiteilijan näkemys siitä, miltä antimateriakäyttöinen aurinkopurje voisi näyttää. 

Antimateriaa voidaan myös varastoida ionimuodossa magneettiseen pulloon, missä magneettikenttä pitää sen erossa puollon pinnasta. Toki tuo pullo voi olla myös varastokiihdytin, mikä toimii kuin CERN:issä oleva esikuvansa. Kyseiseen välineeseen perustuu myös kammottava teorreettinenmassatuhoase, mitä kutsutaan nimellä ”Tellerin pommi”. Siinä antimateriaa varastoidaan magneettiseen pulloon, ja sitten tuossa pullossa oleva venttiili avataan, jolloin nuo hiukkaset pääsevät annihiloitumaan normaalien atomien kanssa. Joissakin kirjoissa on kuvailtu eräänlainen ionitykki, joka laukaisee antimateriasuihkun kohteeseensa, ja tuollainen ase voisi olla erittäin tuhovoimainen sekä hiukan liian tehokas todelliseen käyttöön. 

Tuon pommin valmistusta rajoittaa tietenkin sen valtava tuhovoima, mutta se voisi joskus myös pelastaa Maapallon, jos planeettamme joutuisi törmäyskurssille toisen planeetan kanssa. Silloin antimateriapommi voidaan ohjata tuon planeetan pinnalle, ja sillä voidaan helposti tuhota koko kohde. Tekniikka siihen on jo olemassa, mutta antimaterian valmistuksen korkea hinta rajoittaa tuon laittteen luomista. Samoin sen valtava tuhovoima voi olla kohtalokas koko Maapallon elämälle, jos tuo laite joutuu vastuuttomiin käsiin.

Antimateriaraketti toimii siten, että antimateriaa ohjataan sen polttokammioon, ja samalla sinne ajetaan normaalia materiaa,, mutta ongelma sitten on siinä, että tuo antimateria pitää ensin valmistaa, jotta sitä voidaan käyttää polttoaineena. Ideaalista tietenkin olisi että tuo alus voisi itse tuottaa antimateriaa siihen asennetun kiihdytinlaitteiston avulla. Tuo kiihdytin perustuu siihen, että alus ensin imee magneettikentän avulla avaruudesta vetyä, joka sitten ajetaan tuohon kiihdyttimeen, joka voi olla kuin rengas sen ympärillä. Tämä avaruusalus voisi sitten päästä 99% valon nopeudesta, mikä takaa neljän vuoden matka-ajan Alfa Centauriin. Mutta antimateriaa käyttävän avaruusaluksen ongelma on tietenkin tuon moottorin antama valtava tönäisy, joten sen pitää ensin kiihdyttää vaiheittain ioni- sekä fuusiomoottoreilla, ja vasta viimeksi käynnistetään antimaterian suihkutus raketin polttokammioon, jotta sen valtava kiihtyvyys ei painaisi aluksen sisällä olevia esineitä tai ihmisiä pannukakuiksi.