ANTIHMOTA

Všechno má rub a líc: toto tvrzení nám připadá jasné a jednoduché, nicméně v realitě už to tak snadné není. Zkusme si například představit protiklad zeleného jablka. V říši elementárních částic však s tímto principem žádné problémy nejsou.

ANTIHMOTA

Nejdříve vše nasvědčovalo tomu, že se jedná pouze o fantaskní spekulaci matematizujícího vědce: roku 1928 se anglický fyzik Paul Dirac pokusil proprojit kvantovou mechaniku s teorií relativity a předložil vlastní zdokonalenou teorii elektronu. Ve svých výpočtech přitom došel k rozhodujícímu závěru, že vedle normálního, zýporně nabitého elektronu musí existovat také odpovídajicí částice s kladným nábojem. Až na opačný náboj měly být všechny vlastnosti této částice stejné jako v případě jeho záporně nabitého protikladu. Vzorec kromě toho naznačoval, že tyto kladně nabité částice vznikají nutně v okamžiku, kdy se nad udržitelnou míru zvýší pohybová energie elektronů.

O pouhé čtyři roky později se odvážná Diracova teorie potvrdila. Americký vědec fyzik Carl David Anderson objevil v kosmickém záření několik neobvyklých, do té doby nevídaných částic. Měly sice stejnou hmotnost jako elektron, ale nesly opačný náboj. Tyto zvláštní částice dostaly název pozitrony a měly jednu charakteristickou vlastnost: že totiž najednou a bez zřejmého důvodu zmizely. Tím tak trochu pootevřely dveře do naprosto nového světa, či spíše antisvěta.

Netrvalo dlouho a byla - nejdříve teoreticky - předpověděna i existence dalších antičástic, později také skutečně objevených. A zanedlouho po Diracovi se začalo všeobecně příjmat to, co dnes platí jako jistota: že každé elementární částice má takzvanou antičástici. Antičásticím kvarků se říká antikvarky, antičástice neutrin se nazývají antineutrina. Jistou vyjímku představuje foton, který je zároveň svou vlastní antičásticí. Ovšem pod fotonem si nelze představovat částici ve vlastním slova smyslu.

Pro antičástici je charakteristické, že se ve všem chová naprosto přesně identicky jako její částice. Kdyby tedy náš vesmír nebyl složen z hmoty, nýbrž z antihmoty, nezjistili bychom žádný rozdíl. Všechno by až do největšího detailu vypadalo a fungovalo tak, jak to známe.

Otevírají se tak zajímavé perspektivy, a to nejen pro oblast Sci-Fi. Rovněž na poli vědy lze vést pozoruhodné filozofické debaty o tom, proč se svět zkládá zrovna z hmoty a nikoli z antihmoty. Obě formy jsou přitom principiálně rovnocenné. Kdy tedy a proč padlo ve vývoji našeho vesmíru rozhodnutí upřednostňující hmotu před antihmotou?

Je však naprosto nemožné, aby v našem vesmíru vedle sebe natrvalo existovala hmota a antihmota. Jestliže totiž na sebe narazí částice a odpovídající antičástice, dojde k jejich zničení, anihilaci, kdy se obě částice přemění na čistou energii. Existence antičástic je tedy za běžných podmínek vysloveně krátkodobá: pouze při uchování v naprostém vakuu jsou antičástice velmi strabilní.

Antičástice by z tohoto důvodu mohly být využity praktičtějším způsobem než jen jako zajímavá kuriozita pro potěchu fyziků, pracujících v nejmodernějších laboratořích. Antihmotu totiž lze zužitkovat. Jednoho dne by nám snad mohla na poli využití energie otevřít perspektivy, o nichž nemáme nejmenší tušení a které si v současné době vůbec nedokážeme představit.

V určité rozsahu se antičástice už dnes prakticky využívají, například v medicíně. V případě pozitronové emisní tomografie - PET - se jedná o metodu z obooru nukleární medicíny, která umožňuje zviditelnit procesy látkové přeměny v lidském těle na molekulární úrovni. Nové poznatky přinesla počítačová tomografie i v oblasti výzkumu mozku a srdce. Navíc se před touto metodou otevírají rozličné možnosti v oboru zkoumání rakoviny, protože mnohem dříve než jiné metody dokážee identifikovat zhoubná nádorová onemocnění.

Nezbytné zářiče pozitronů jsou v současné době vyrobitelné jen technicky velmi náročným způsobem v kruhovém urychlovači částic. Jelikož mají krátký poločas rozpadu v délce 20 - 120 minut, musejí se většinou použít přímo na místě výroby.

Ještě obtížněji technicky využitelné jsou antiprotony, objevené již před padesáti pěti lety, v roce 1955. Jejich výroba probíhá nadále při procesu, který je časově a energeticky velmi náročný a přitom má účinost ven výši pouhé nepatrné 0,000 000 01 pprocenta. Pro srovnání stačí uvést, že i staromódní parní lokomotiva dosahuje účinosti kolem deseti procent. Veškeré antiprotony, vyprodukované za rok v laboratořích Evropského sdružení pro jaderný výzkum CERN se sídlem v Ženevě, obsahují energii, která by dokázala například napájet stowattovou žárovku jen po dobu tří sekund. Kdyby se veškerá světová produkce elektřiny převedla na antiprotony, tato stowattová žárovka by teoreticky vydržela svítit 95,6 hodiny. Tento postup se tedy ekonomicky vůbec nevyplatí.

Ještě méně přijatelně působí prognózy týkající se antivodíku. Atom antivodíku se zkládá z jednoho antiprotonu a jednoho pozitronu. Poprvé se ho podařilo laboratorně vyrobit v roce 1995, ovšem již předtím se o antivodíku mluvilo jako o potencionálním energetickém zdroji budoucnosti.

Kosmická loď Enterprise s pohonem založeným na antivodíkové bázi ze seriálu Star Trek sice už delší dobu brázdí hlubiny vesmíru na televizních obrazovkách, jenže to, co je už dávno standartní výbavou ve Sci-Fi, zůstane v realitě zřejmě ještě dlouhou dobu pouze zajímavou myšlenkou. Avšak vraťme se zpátky do skutečnosti. Na produkci atomů antivodíku bychom museli vynaložit podstatně vyšší náklady než na výrobu antiprotonů. Celková účinnost vyrobeného antivodíku totiž činí méně než 0,000 000 000 1 procenta.

Vycházíme sice z předpokladu, že problémy spjaté s produkcí antivodíku v nejbližší době vyřešíme, ale ještě dlouho bude podle všeho mnohem výhodnější využívat energetické zdroje, které máme k dispozici. Vidina, že se antivodík stane zdrojem energie budoucnosti, je zřejmě pouhou iluzí.