De duurste stof in het heelal:een overzicht

Wanneer gevraagd wordt naar het duurste materiaal, denken de meeste mensen aan goud, platina of olie. Toch is de duurste stof ter wereld antimaterie, een vorm van materie die zo duur is om te produceren dat deze conventionele budgettering te boven gaat.

Wat is antimaterie?

Antimaterie bestaat uit antideeltjes:spiegeltegenhangers van gewone deeltjes die dezelfde massa en spin hebben, maar een tegengestelde elektrische lading en magnetisch moment dragen. Voor elk elektron is er een positron; voor elk proton een antiproton; en voor elk neutron een antineutron. Wanneer materie en antimaterie elkaar ontmoeten, vernietigen ze elkaar, waardoor intense gammastralingsenergie vrijkomt.

Het universum bevat zowel materie als antimaterie, maar door een kleine asymmetrie bleef er na de oerknal meer materie over dan antimaterie, waardoor de kosmos kon overleven. Die asymmetrie is een van de grootste onbeantwoorde vragen in de natuurkunde.

Waarom is antimaterie zo duur?

Het produceren van antimaterie in deeltjesversnellers is een buitengewoon energie-intensief proces. Volgens een NASA-studie kost een enkele gram antiprotonen naar schatting ongeveer 62,5 biljoen dollar, terwijl een natuurkundige van CERN heeft gesuggereerd dat een monster van 1/100 nanogram een ​​kilogram goud waard zou kunnen zijn:ongeveer 5,8 biljard dollar per gram. Deze cijfers overtreffen ruimschoots het mondiale bbp, wat de duizelingwekkende omvang van de kosten illustreert.

Twee sleutelfactoren bepalen de prijs:de minuscule opbrengst per investeringseenheid en de moeilijkheid om antimaterie op te slaan voordat deze vernietigt. De huidige versnellers kunnen slechts kleine hoeveelheden antimaterie genereren, en het grootste deel ervan gaat verloren voordat het kan worden verzameld.

Hoe wordt antimaterie geproduceerd?

De eerste succesvolle creatie van antiprotonen vond plaats in 1955 bij de Bevatron, een toenmalige ultramoderne versneller in het Lawrence Berkeley National Laboratory. In 1995 produceerde CERN het eerste anti-waterstofatoom. Deze atomen vernietigden echter binnen microseconden, waardoor langdurig onderzoek onmogelijk werd.

Om dit te ondervangen heeft CERN de Antiproton Decelerator (AD) gebouwd, die antiprotonen vertraagt met behulp van een krachtig elektrisch veld. Het AD heeft met succes antiwaterstof tot 16 minuten opgeslagen, waardoor gedetailleerd onderzoek naar de eigenschappen ervan mogelijk is en de basis is gelegd voor toekomstige, efficiëntere productiemethoden.

Ondanks deze vooruitgang blijft de energie die nodig is om antimaterie te produceren en te bevatten een groot obstakel. Totdat er een doorbraak in de productie-efficiëntie plaatsvindt, zal antimaterie de duurste substantie van het universum blijven.