반물질을 결정 속에 저장하기
2007년 9월 18일
이 아이디어는 오래전부터 제기된 것이다. 저는 10년 이상 전에 처음으로 이를 제안한 물리학자 고프너를 기억한다.
반물질 원자를, 특히 가벼운 원자인 반수소 원자를 가정해 보자. 우리는 이러한 원자를 합성할 수 있으며, 자기 병에 저장할 수도 있다. 또한 1970년대 초부터는 원자를 앵스트롬 단위의 매우 정밀한 정밀도로 타겟 방향으로 조준할 수 있다. 이제 금속 결정 구조가 있다고 가정해 보자. 이 구조 안에는 원자들이 매우 엄격하고 정밀한 순서로 배열되어 있다. 우리는 반물질 원자를 이 구조로 향해 '발사'할 수 있으며, 원자와 그 동반 전자(반전자)가 함께 한 케이지 형태의 구조 안으로 들어가도록 할 수 있다.
금속 내에는 많은 자유 전자가 존재한다. 이 자유 전자가 금속의 전기적 및 열적 전도성을 제공한다. 만약 반질량 입자-반전자 쌍이 이 케이지 안으로 들어가면, 반전자가 전자와 상호작용하여 소멸한다. 이 소멸은 매질의 전기 중성을 파괴한다. 금속 결정체는 이를 반응하여 반질량 입자를 '강하게' 케이지 안에 갇아두게 된다. 반전자 소멸 과정에서 방출되는 에너지는 반질량 입자의 에너지에 비해 2,000배나 작다. 따라서 우리는 원자 하나씩을 조심스럽게 이 결정체 안에 저장함으로써, 전기적 폐쇄 상태로 방대한 양의 반물질을 저장할 수 있다. 아래는 과학 잡지 '사이언스 앤 빌'에 게재된 연구 결과이다.
이 반질량 입자들을 방출할 수 있는 유일한 방법은 금속의 결정 구조가 파괴될 때이다. 여기서는 금을 예로 들었지만, 결정체를 벽에 부딪히게 해도 반질량 입자들이 케이지에서 벗어나지는 않는다. 그러나 저항 열 효과로 미세한 부분을 융합시키기만 하면, 방출되는 에너지가 폭발적으로 증가한다.
혹시 제임스 본드가 금으로 만든 탄환만 사용하는 살인마와 맞서는 영화를 기억하십니까?