Antimaterie kan de paus de kop niet kosten

Het boek Angels & Demons van Dan Brown, zegt fysicus Gerald Gabrielse van Harvard University, doet voor zijn vak wat Browns De Da Vinci Code heeft gedaan voor de katholieke kerk.

‘Ik heb er niet om gevraagd, maar er is veel meer belangstelling gekomen voor ons werk aan antimaterie.’ In de nieuwe film van regisseur Ron Howard (première 13 mei), naar Dan Browns gelijknamige boek uit 2000, is acteur Tom Hanks de man die moet voorkomen dat het Vaticaan, volgepakt met kardinalen om een nieuwe paus te kiezen, wordt opgeblazen door christelijke extremisten. Niet met gewone explosieven, maar met een kwart gram antimaterie, die voor dat doel is gestolen uit het deeltjeslab CERN in Genève.

Of hem dat lukt, doet er nu niet zoveel toe. Maar zou het kunnen? Nee, zegt Gabrielse, dat zou niet kunnen. ‘Alles in Browns verhaal klopt. Hij beschrijft heel goed ons experiment. De opstelling. De methoden. Alleen op het cruciale moment wordt het allemaal fantasie.’

In het verhaal hebben twee CERN-fysici in het geheim antiwaterstof gemaakt. Grammen. Gewoon waterstof bestaat uit atomen met een proton als kern en een elektron dat eromheen draait. Antiwaterstof bestaat uit een antiproton als kern, met een positron (het antideeltje van een elektron) dat eromheen beweegt.

Antideeltjes hebben dezelfde eigenschappen als hun tegendeeltjes, alleen hun elektrische lading is tegengesteld. Komen ze met elkaar in contact, dan vernietigen ze elkaar. De materie wordt dan omgezet in pure energie.

In 2003 was het Gabrielse die bij CERN als eerste na acht jaar hard werken antiwaterstof produceerde uit losse antiprotonen en positronen, beide geoogst uit andere deeltjesreacties. Dat gaat zo inefficiënt dat hij er meteen bij zei dat het geen zin zou hebben om bundels antimaterie te willen produceren. Gabrielse: ‘We realiseerden ons direct dat opslaan de enige optie kon zijn.’ Sindsdien wordt in de zogeheten ATRAP-collaboratie van een vijftal universiteiten gezocht naar methoden om antiwaterstof vast te houden in gekruiste magneetvelden.

Maar vooralsnog zonder veel resultaat, erkent Gabrielse. ‘Het komt erop neer dat de anti-atomen die we maken, nog te warm zijn. Ze springen los.’

Inzet bij de jacht op antiwaterstofatomen is de vergelijking die fysici willen maken tussen materie en antimaterie. Volgens het zogeheten standaardmodel is er – afgezien van de lading – geen verschil. Maar, zegt Gabrielse, uiteindelijk moet in het lab blijken of dat echt zo is. ‘Ik zeg altijd: God beslist, en wij kunnen alleen maar meten. Theorie is tenslotte zo vaak fout.’

Mogelijk is in die vergelijking ook een antwoord te vinden op een van de grootste raadsels in de kosmologie: waarom het heelal lijkt te bestaan uit materie en niet uit antimaterie. Is die er bij de vorming van het universum wel geweest, maar vernietigd? Of was er van meet af aan alleen materie?

Extra complicatie voor Gabrielse en zijn groep is dat CERN momenteel alleen bezig is met het herstellen van de defecte LHC-superversneller. Die ligt na kortsluiting sinds vorig jaar september stil.

Om geld uit te sparen draaien ook andere versnellers in het lab niet, inclusief de AD-ring die Gabrielse zijn antiprotonen moet opleveren. Dat wordt juni, is nu de prognose.

Blijft de vraag of er bij zijn experiment ooit grammen levensgevaarlijke antimaterie kunnen worden gemaakt. Vooralsnog produceert ATRAP een paar duizend antiwaterstofatomen per uur, en is bewaren niet mogelijk.

Gabrielse: ‘We zijn pakweg twintig ordes van grootte verwijderd van grammen. Ik snap wel waarom Brown dat detail even over het hoofd ziet. Maar de paus hoeft er niet van wakker te liggen.’

Vat met antimaterie, uit Angels&Demons. (Sony Pictures)
Meer over

Wilt u belangrijke informatie delen met de Volkskrant?

Tip hier onze journalisten


Op alle verhalen van de Volkskrant rust uiteraard copyright. Linken kan altijd, eventueel met de intro van het stuk erboven.
Wil je tekst overnemen of een video(fragment), foto of illustratie gebruiken, mail dan naar copyright @volkskrant.nl.
© 2020 DPG Media B.V. - alle rechten voorbehouden