Sciencemag.cz
Doporučujeme
Jinou možností pohonu naší vesmírné lodi je využití největšího energetického zdroje ve vesmíru, antihmoty. Antihmota je protiklad hmoty, s opačným nábojem; například elektron má záporný náboj, avšak elektron antihmoty (pozitron) má náboj kladný. Kontaktem s běžnou hmotou se zničí. Čajová lžička antihmoty má dost energie na to, aby zničila celý New York.
Antihmota je tak mocná, že padouši v románu Dana Browna Andělé a démoni staví pumu z antihmoty ukradené z CERNu na předměstí Ženevy a s její pomocí chtějí zničit Vatikán. Na rozdíl od vodíkové pumy, jejíž účinnost je jen 1 procento, by puma z antihmoty měla účinnost 100 procent a měnila by hmotu v energii podle Einsteinovy rovnice E = mc2.
V zásadě představuje antihmota ideální raketové palivo pro vesmírné lodi. Gerald Smith z Pennsylvania State University odhaduje, že 4 miligramy antihmoty nás dostanou na Mars, a sto gramů možná až k blízkým hvězdám. Z jednoho kilogramu antihmoty se uvolní miliardkrát více energie než z raketového paliva. Motor na antihmotu by vypadal docela jednoduše. Prostě se do raketové komory vpustí rovnoměrný proud částic antihmoty, tam se spojí s obyčejnou hmotou a způsobí obrovský výbuch. Výbušný plyn pak vystřelí z jednoho konce komory a vytvoří tah.
Od tohoto snu jsme ještě daleko. Zatím vytvořili fyzikové antielektrony a antiprotony, a také atomy antivodíku, s antielektrony kroužícími kolem antiprotonu. To se podařilo v CERNu a také ve Fermilabu (Fermi Accelerator Laboratory) u Chicaga na tamějším Tevatronu, druhém největším urychlovači na světě (větší je jen Large Hadron Collider v CERNu). Fyzikové v obou laboratořích zaměřili svazek vysokoenergetických částic na terč, čímž vznikne sprška úlomků obsahující antiprotony. K oddělení antihmoty od obyčejné hmoty se použije silný magnet. Tyto antiprotony se pak zpomalí a smísí s antielektrony, čímž vzniknou atomy antivodíku.
Praktickým využitím antihmoty se dlouho a intenzivně zabývá Dave McGinnis, fyzik z Fermilabu. Stáli jsme u Tevatronu a on mi vysvětloval tíživou ekonomickou stránku výroby antihmoty. Zdůraznil, že jediným známým způsobem výroby stabilního množství antihmoty je použít urychlovače, jako je Tevatron; tato zařízení jsou nesmírně nákladná a produkují antihmotu jen v miniaturním množství. Například v roce 2004 vyrobil urychlovač v CERNu několik biliontin gramu antihmoty s náklady 20 milionů dolarů. Při této ceně by výroba antihmoty v množství dostatečném k pohonu kosmické lodi přivedla ekonomiku celého světa na mizinu. Motory na antihmotu, jak zdůraznil, nejsou konceptem přitaženým za vlasy. Jsou bezpochyby v souladu s fyzikálními zákony. Náklady na jejich stavbu však v nejbližší době další vývoj znemožňují.
Jedním z důvodů vysoké ceny antihmoty je to, že urychlovače nezbytné k její výrobě jsou, jak známo, drahé. Urychlovače však jsou mnohoúčelové přístroje, určené hlavně k izolování neobvyklých subatomárních částic, nikoli obvyklejších částic antihmoty. Jsou to experimentální zařízení, nikoli komerční stroje. Lze si představit, že by náklady značně poklesly, kdyby se sestrojil nový typ urychlovače zvláště určený k výrobě většího množství antihmoty. Díky velkovýrobě těchto zařízení by se pak mohlo podařit vyrábět antihmotu v rozumném množství. Harold Gerrish z NASA je přesvědčen, že cena antihmoty by nakonec mohla klesnout až na 5000 dolarů za mikrogram.
Další možností je nalézt v mezihvězdném prostoru meteorit z antihmoty. Kdybychom něco takového našli, mohlo by nám to poskytnout dostatek energie k pohonu kosmické lodi. Evropská družice PAMELA (Payload for Antimatter Matter Exploration and Light-Nuclei Astrophysics) byla vypuštěna roku 2006 především proto, aby vyhledávala antihmotu, která se přirozeně vyskytuje v mezihvězdném prostoru.
Jestliže se najde ve vesmíru velké množství antihmoty, lze si představit, že ji budeme zachycovat pomocí velkých elektromagnetických sítí. I když tedy mezihvězdné rakety na antihmotu jistě neodporují fyzikálním zákonům, mohlo by trvat do konce století, než se sníží jejich nákladnost. Jestliže se to podaří, pak by se antihmotové rakety mohly dostat do užšího výběru možných pohonů.
Tento text je úryvkem z knihy:
Michio Kaku
Fyzika budoucnosti: Jak bude věda do roku 2100 utvářet lidský osud a náš každodenní život
Argo a Dokořán, 2. vydání 2022
O knize na stránkách vydavatele
