گران‌ترین ماده زمین با قیمت 62 تریلیون دلار در هر گرم -وقتی صحبت از ثروت های زمینی به میان می آید، بیشتر مردم الماس های خیره کننده، رگه های طلای مذاب و مواد معدنی کمیاب خاکی را تصور می کنند.
با این حال، فراتر از این گنجینه ملموس، ماده‌ای بسیار باطنی‌تر و بی‌نهایت گران‌تر در پناهگاه‌های فیزیک پیشرفته پنهان شده است: ضد ماده.
این ماده با ارزش تقریبی 62.5 تریلیون دلار در هر گرم، توجه جهان را می طلبد، نه به دلیل زیبایی، بلکه به دلیل خواص شگفت انگیز و پتانسیلی که در خود دارد.
کلمه “گران قیمت” ممکن است جرقه ای در مورد قایق های تفریحی لوکس، املاک وسیع، یا به شکل طنزآمیزتر، بی ارزش بودن عشق را ایجاد کند.
اما تعداد کمی حدس می زنند که یک ماده گریزان تشکیل شده در مدارهای زیرزمینی شتاب دهنده های ذرات می تواند این تاج را بپوشد.
مواد معدنی و گوهرهای کشف شده هیچ شمعی را برای پادماده نگه نمی دارند، هنگامی که در اعماق آفرینش آن کاوش می کنیم، ماده ای که نه استخراج می شود و نه استخراج می شود، بلکه در عوض محصول نبوغ انسان و پیگیری بی وقفه علمی است.
برای شروع، این ضد ماده گریزان و پرهزینه چیست؟ همان چیزی که جهان ما روی آن ساخته شده است – ماده – از ذراتی است که ما مدتهاست درک کرده ایم، یعنی پروتون ها، الکترون ها و نوترون ها.
با این حال، زمانی که فیزیکدان پل دیراک جهان را با مفهوم «ضد ذرات» آشنا کرد، یک مکاشفه پیشگامانه در سال 1930 رخ داد. اینها فقط تفکرات نظری نبودند.
کار دیراک منجر به کشف پوزیترون یا پادالکترون شد، ذره ای با جرم یکسان با الکترون اما با بار مخالف. با پیروی از همان منطق، آنتی پروتون ها و پادنوترون ها به عنوان آنتی تز برای همتایان ماده معمولی خود شناسایی شدند.
ماده و پادماده به اندازه رقص یین و یانگ شاعرانه درگیر تانگوی تماشایی هستند.
اما این رقص نابودی متقابل است. اتحاد آنها منجر به نابودی می شود و انرژی را در یک نمایشگر ایجاد می کند که بر نماد E = mc² انیشتین تأکید می کند. انرژی ناشی از نابودی ماده-ضد ماده حتی انفجاری ترین واکنش هایی را که می شناسیم، مانند انفجارهای هسته ای، کوتوله می کند.
انتشار انرژی بالقوه آن، به طرز غیرقابل تصوری قدرتمندتر از قوی ترین مواد منفجره ما، TNT را بی اهمیت جلوه می دهد و انفجارهای هسته ای را در سایه قرار می دهد.
با این حال، پتانسیل پادماده خیالی صرف نیست. انرژی بی نظیر آن جامعه علمی را سرشار از هیجان و کنجکاوی کرده است. با این حال، مهار قدرت آن شاهکار بی اهمیتی نیست.
حماسه با اتم هیدروژن بی ادعا آغاز می شود که شامل یک پروتون و یک الکترون است. آنتی‌تز آن، آنتی‌هیدروژن، نقشی اساسی در داستان پادماده بازی می‌کند.
مانند رومئو و ژولیت ماده، پوزیترون کشش مقاومت ناپذیری را به سمت پاد پروتون احساس می کند و جاذبه بین الکترون ها و پروتون ها را منعکس می کند.
ایجاد آنتی هیدروژن داستانی از برخوردها و ارکستراسیون کیهانی است.
تاریخچه در برخورد دهنده فوق العاده سرن در سال 1995 ساخته شد، جایی که یک پیشرفت مهم شاهد برخورد پادپروتون ها به اتم های زنون بود که منجر به تولید پوزیترون شد.
این پوزیترون ها به نوبه خود با آنتی پروتون ها ترکیب شدند و به تولد آنتی هیدروژن ختم شد.
با توجه به ماهیت فرار پادماده، اطمینان از پایداری آن بسیار مهم شد.
دانشمندان با خنک کردن آنتی هیدروژن تا نزدیک به صفر مطلق، به نقطه عطفی دست یافتند و در نتیجه عمر آن را افزایش دادند و تمایلات انفجاری آن را به حداقل رساندند.
کشف هزینه های سرسام آور ضد ماده ما را به آستانه شگفتی های فناوری می رساند. ایجاد دقیق آنتی پروتون ها نیاز به دقت و نوآوری در سطح اتمی دارد.
این تعهد در مدارهای پراکنده شتاب دهنده های ذرات مانند برخورددهنده فوق العاده سرن، یک غول بزرگ 10 مایلی، زنده می شود.
این دستگاه که بیش از یک دهه با سرمایه‌گذاری 4.75 میلیارد دلاری ساخته شده است، 9300 آهن‌ربای فوق‌العاده خنک‌شده را در خود جای داده است.
عملیات آن، که با سرعت خیره کننده 99.99 درصد نور اجرا می شود، 120 مگاوات انرژی الکتریکی را مصرف می کند، که معادل انرژی دادن به کل کلان شهر است.
با هزینه جاری سالانه 1 میلیارد دلار، که صرفاً قبض برق به 23.5 میلیون دلار می رسد، جای تعجب نیست که تولید حتی یک گرم آنتی هیدروژن تقریباً 100 میلیارد سال طول بکشد.
ضد ماده، در شکوه دست نیافتنی خود، هم یک شگفتی علمی و هم یک شگفتی اقتصادی را نشان می دهد.
قیمت بالای آن ناشی از طوفان بی‌نقص فناوری‌های پیشرفته، مصرف بی‌شمار انرژی و سرسختی محض محققان است.
با نزدیک‌تر شدن به کشف اسرار پادماده، یک واقعیت غیرقابل انکار باقی می‌ماند: دانش و پتانسیل واقعی هزینه دارد، و در حوزه پادماده، این هزینه به ازای هر گرم 62.5 تریلیون دلار است.
