b'\n_START_ARTICLE_\nAntistof (fysik)\n_START_SECTION_\nTeoretiske historie\n_START_PARAGRAPH_\nI 1928 opstillede fysikeren Paul Dirac en r\xc3\xa6kke ligninger til at beskrive elektronens bev\xc3\xa6gelser i atomet ved at kombinere Kvantemekanikken og relativitetsteorien. Det viste sig dog, at hans ligninger ogs\xc3\xa5 virkede, hvis ladningen af elektronen var positiv. Dette skyldes, at ladningen i ligningerne var i anden potens. (Dette skyldes, at n\xc3\xa5r man ganger et negativt tal med sig selv, s\xc3\xa5 giver det et positivt.) Derfor foreslog Paul Dirac eksistensen af en antipartikel til elektronen, den s\xc3\xa5kaldte positron, som blandt andet har positiv ladning.\n_START_SECTION_\nEgenskaber\n_START_PARAGRAPH_\nAntistof er if\xc3\xb8lge de nuv\xc3\xa6rende teorier et perfekt spejlbillede af stof. Dette skyldes CPT-teoremet, ogs\xc3\xa5 kaldet CPT-symmetri. Teoremet siger, at hvis man \xc3\xa6ndrer ladningen (C i CPT, da ladning er charge p\xc3\xa5 engelsk), partiteten (P, Paritet betyder koordinater) og tiden (T), s\xc3\xa5 vil de fysiske love v\xc3\xa6re de samme. Idet ladningen, pariteten og tiden er omvendt for antistof, vil antistof opf\xc3\xb8re sig p\xc3\xa5 samme m\xc3\xa5de som stof. S\xc3\xa5 selvom at antistof har negativ energi, m\xc3\xa5ler man det som positiv energi. Dette skyldes, at antistof bev\xc3\xa6ger sig bagud i tid._NEWLINE_Der er dog ikke helt klarhed over, hvordan tyngdekraften virker p\xc3\xa5 antistof. Dette skyldes, at det er teoretisk muligt, at tyngdekraften virker anderledes p\xc3\xa5 antistof end p\xc3\xa5 stof. Dette er i overensstemmelse med, da denne ikke g\xc3\xa6lder CPT-teoremet, hvis tyngdekraften har en betydning. Dog antager de fleste forskere, at tyngdekraften virker p\xc3\xa5 samme m\xc3\xa5de over for antistof som stof._NEWLINE_I f\xc3\xb8lge teorierne om kvantegravitationen, som pr\xc3\xb8ver at forene kvantemekanikken og den generelle relativitetsteori, kan der eksistere 2 yderlige tyngdekraftlignende kr\xc3\xa6fter. Teorien er, at disse to kr\xc3\xa6fter udligner hinanden ved stof, men de ved antistof forst\xc3\xa6rker hinanden. Hvis denne teori er rigtig, vil det betyde, at antistof falder hurtigere end stof. Standardmodellen tillader ogs\xc3\xa5, at antistof frast\xc3\xb8der stof, hvis det viser sig at v\xc3\xa6re sandt, s\xc3\xa5 vil den generelle relativitetsteori skulle omskrives, idet det vil v\xc3\xa6re et opg\xc3\xb8r med Einsteins svage \xc3\xa6kvivalensprincip.\n_START_SECTION_\nEksperimenter\n_START_PARAGRAPH_\nFor at teste forskelle p\xc3\xa5 stof og antistof er der flere fors\xc3\xb8g i gang p\xc3\xa5 CERN. ASACUSA pr\xc3\xb8ver at teste CPT-teoremet ved at lave s\xc3\xa5kaldte antiprotonisk helium. Dette fremstilles ved at udskifte det ene af heliummets elektroner med en antiproton. Dette sker ved at skyde antiprotoner fra Antiproton Decelerator (AD) ind i en heliumgas, der n\xc3\xa6sten er k\xc3\xb8let ned til det absolute nulpunkt. N\xc3\xa5r det hybride atom er fremstillet, bliver det beskudt med en laserstr\xc3\xa5le med den rette frekvens, for at f\xc3\xa5 antiprotonen til at foretage et kvantespring. Idet den hopper tilbage, udsender den en foton, som dermed kan m\xc3\xa5les. Frekvensen af disse fotoner kan forskerne s\xc3\xa5 sammenligne med teorier for netop hybride atomer. De fors\xc3\xb8g, der har v\xc3\xa6ret fortaget med protonisk helium har ikke vist sig i uoverensstemmelse med CPT-symmetrien. Det samme g\xc3\xa6lder de fors\xc3\xb8g, der er blevet foretaget med positronium._NEWLINE_Fors\xc3\xb8gene ALPHA og ATRAP har som m\xc3\xa5l at m\xc3\xa5le linjespektrummet for antibrint for at kunne sammenligne dette med brints. For at kunne g\xc3\xb8re dette er forskerne n\xc3\xb8dt til at fremstille og fastholde antibrintatomerne tilpas l\xc3\xa6nge til at kunne lave pr\xc3\xa6cise m\xc3\xa5linger. Forskerne \xc3\xb8nsker at teste energiforskellen mellem energiniveauerne 1s og 2s. Fordi de to energiniveauer i brint har det samme impulsmoment, har det \xc3\xb8verste energiniveau en relativ lang levetid p\xc3\xa5 122 ms, hvilket g\xc3\xb8r at energiforskellen mellem de to energiniveauer kan m\xc3\xa5les meget pr\xc3\xa6cist._NEWLINE_Aegis-fors\xc3\xb8get vil fors\xc3\xb8ge at m\xc3\xa5le tyngdekraftens virkning p\xc3\xa5 antibrint. Forskerne vil derfor fremstille en antibrintstr\xc3\xa5le og sende den gennem et Moir\xc3\xa9-deflektometer. Denne best\xc3\xa5r af to gitre, der sidder med en halv meters afstand og skal bruges til at kortl\xc3\xa6gge antibrintatomernes bane. N\xc3\xa5r antibrintstr\xc3\xa5len passerer hvert af gitrene, annihileres nogle antibrintatomer med disse. Ud fra de m\xc3\xb8nstre, som annihileringerne danner, er det muligt at kortl\xc3\xa6gge antibrintstr\xc3\xa5lens bane. Forskerne str\xc3\xa6ber efter at g\xc3\xb8re dette med en procents n\xc3\xb8jagtighed. Dog skal fors\xc3\xb8get k\xc3\xb8les ned til 50 milliKelvin for at undg\xc3\xa5 st\xc3\xb8j i str\xc3\xa5len. _NEWLINE_Neutrinodetektoren IceCube vil fors\xc3\xb8ge at m\xc3\xa5le tyngdekraften indirekte ved at m\xc3\xa5le antineutrinoer. Tesen er, at der inde i sorte huller bliver dannet nok energi til at skabe et neutrino-antineutrino-par. Hvis antistof frast\xc3\xb8des af stof vil dette sende en antineutrinostr\xc3\xa5le ud af det sorte hul. Hvis det sorte hul i m\xc3\xa6lkevejens centrum udsendte s\xc3\xa5dan en str\xc3\xa5le vil det v\xc3\xa6re muligt for IceCube at m\xc3\xa5le det.\n_START_SECTION_\nOprindelse og asymmetrien\n_START_PARAGRAPH_\nDa antistof if\xc3\xb8lge CPT-symmetrien er et perfekt spejlbillede af normalt stof, mener man, at der ogs\xc3\xa5 burde opst\xc3\xa5 lige s\xc3\xa5 meget antistof som normalt stof ved Big Bang, dette skyldes, at massen, der blev skabt ud fra energi if\xc3\xb8lge formlen E=mc\xc2\xb2 blev dannet ved pardannelse. Der skulle alts\xc3\xa5 eksistere lige s\xc3\xa5 meget antistof som stof i universet, eller der skulle slet ikke have v\xc3\xa6ret noget masse i universet i dag, for hvis stof og antistof blev skabt i lige m\xc3\xa6ngde, ville de have annihileret hinanden lige efter big bang. Floyd Stecker foreslog i 1979, at forholdene efter big bang havde gjort, at der var nogle steder med mere stof og andre steder med mere antistof og pga. universets udvidelse forblev der et overskud stof i nogle dele af universet, mens der i andre var et overskud af antistof. En anden forklaring kunne v\xc3\xa6re at antistof frast\xc3\xb8des af stof pga. en antityngdekraft._NEWLINE_Der er endnu ikke fundet den del af universet, der skulle best\xc3\xa5 af antistof. Ud fra annihilationssignalerne kan man se, at der er langt flere partikler end antipartikler. Det er dog heller ikke muligt at se p\xc3\xa5 en galakse, om den er lavet af stof eller antistof. Dette skyldes, at lys vekselvirker p\xc3\xa5 samme m\xc3\xa5de med antistof som med stof. Ud fra annihilationssignalerne kan forskerne konkludere, at hvis der fandtes et omr\xc3\xa5de domineret af antipartikler, ville det v\xc3\xa6re 65 millioner lys\xc3\xa5r fra jorden, for ellers ville der v\xc3\xa6re flere annihilationer. For at finde disse omr\xc3\xa5der pr\xc3\xb8ver forskerne at finde antiheliumkerner, som best\xc3\xa5r af to antiprotoner og to antineutroner. Grunden til, at man leder efter antihelium er, at det er n\xc3\xa6sten umuligt for det at blive skabt ud fra sammenst\xc3\xb8d af kosmisk str\xc3\xa5ling. Hvor der er en lille sandsynlighed for at skabe antideuteriumkerner er sandsynligheden for at der skabes antiheliumkernen s\xc3\xa5 lille at det vil tage 15 milliarder \xc3\xa5r at skabe en antiheliumkerne. Dette skyldes at de fire partikler skulle skabes samme sted p\xc3\xa5 samme tid og have den rigtige fart til at kunne g\xc3\xa5 sammen til en kerne. Hvis forskerne finder en antiheliumkerne vil det v\xc3\xa6re et st\xc3\xa6rkt bevis p\xc3\xa5 eksistensen af antigalakser. Antiheliumkernerne ville nemlig v\xc3\xa6re skabt i en antistjerne i en antigalakse._NEWLINE_De fleste forskerne h\xc3\xa6lder til en teori, der siger, at efter big bang var der et overskud af stof, som gjorde da antistoffet annihilerede med stoffet, blev der stof i overskud. Dette overskud kaldes baryonasymmetrien, da forholdet mellem stof og antistof historisk blev m\xc3\xa5lt ved at m\xc3\xa5le p\xc3\xa5 forholdet mellem baryoner og antibaryoner. I dag bruger man kvarker og antikvarker, da disse er baryonernes og antibaryonernes byggesten. Ved at m\xc3\xa5le p\xc3\xa5 baggrundsstr\xc3\xa5lingen er det muligt at finde ud af, hvor mange partikler, der var i forhold til antipartikler, da antipartiklerne forsvandt. For hver en milliard antipartikler var der en milliard og en partikler. Processen, der skabte dette stofoverskud, kaldes baryogenesis_NEWLINE_I 1967 opstillede Andrei Sakharov tre kriterier for, at baryogenesisprocessen kunne finde sted. For det f\xc3\xb8rste skal der v\xc3\xa6re en proces hvorved baryonnummeret kan \xc3\xa6ndres. Baryonnummeret er et tal, der beskriver forholdet mellem baryoner og antibayoner i universet, og en s\xc3\xa5dan proces er endnu ikke blevet detekteret. For det andet skal der v\xc3\xa6re en forskel mellem stof og antistof, p\xc3\xa5 en s\xc3\xa5dan m\xc3\xa5de, at der kan komme et stofoverskud og ikke et antistofoverskud. For det tredje skal processen, der f\xc3\xb8rer til \xc3\xa6ndringen af baryonnummeret v\xc3\xa6re ude af termisk ligev\xc3\xa6gt, da en s\xc3\xa5dan ligev\xc3\xa6gt ville f\xc3\xb8re til en udligning af baryoner og antibaryoner. If\xc3\xb8lge den elektrosvage teori er alle tre betingelser for baryogenesis mulige. Dog er forskellen mellem stof og antistof ikke stor nok til at skabe en milliard antipartikler pr. en milliard og en partikler. Forskellen der er fundet vil kun give et stofoverskud til at skabe en galakse. Derfor er det n\xc3\xb8dvendigt for forskerne at kigge udenfor standardmodellen gr\xc3\xa6nser.\n_START_SECTION_\nNaturlig produktion\n_START_PARAGRAPH_\nAntistof kan produceres naturligt ved pardannelse og findes naturligt i den kosmiske str\xc3\xa5ling. Antipartikler skabes ogs\xc3\xa5 ved betahenfald. Ved beta-plus henfald omdannes en proton til en neutron, hvorved der skabes en neutrino og en positron. Ved beta-minus henfald omdannes en neutron til en proton, hvorved der skabes en antineutrino og en elektron._NEWLINE_Man har opdaget, at antiprotoner findes imellem Van Allen str\xc3\xa5lingsb\xc3\xa6lterne i magnetosf\xc3\xa6ren om jorden.\n_START_SECTION_\nKunstig produktion\n_START_PARAGRAPH_\nEn hypotetisk \xc3\xb8konomisk effektiv m\xc3\xa5de at lave antistof p\xc3\xa5, ville v\xc3\xa6re at tr\xc3\xa6kke antistoffets elementarpartikler; antipartiklerne ud af virtuelle partikler.\n_START_SECTION_\nPositroner\n_START_PARAGRAPH_\nI 1932 blev positronen fundet eksperimentelt af Carl Anderson. Han skabte dem ved at lade baggrundsstr\xc3\xa5lingen og tunge atomer vekselvirke, hvorved en elektron og en positron blev skabt ved pardannelse. Positron blev detekteret i et t\xc3\xa5gekammer, hvor partiklernes baner blev kortlagt. T\xc3\xa5gekammeret befandt sig i et magnetfelt og derved kunne man se to partikler med samme afb\xc3\xb8jning, men i to forskellige retninger. I 2008 lykkedes det forskerne at finde en ny m\xc3\xa5de at fremstille positroner p\xc3\xa5 hvor der kan skabes flere positroner og dette sker hurtigere. Forskerne besk\xc3\xb8d en guldskive med korte laser-glimt og elektroner og positroner blev skabt ved pardannelse. P\xc3\xa5 denne m\xc3\xa5de lykkelse det forskerne at skabe over 100 milliarder positroner.\n_START_SECTION_\nAntiprotoner\n_START_PARAGRAPH_\nAntiprotonen blev f\xc3\xb8rste gang fundet eksperimentelt i 1955 af Emilio Gino Segr\xc3\xa8 og Owen Chamberlain i Berkeley ved ved at bruge Bevatron acceleratoren. De to fysikere fik nobelprisen i fysik for deres opdagelse i 1959.\n_START_SECTION_\nAntineutroner\n_START_PARAGRAPH_\nAntineutronen blev f\xc3\xb8rste gang fundet eksperimelt i Bevatron af forskerne William Wenzell, Bruce Cork, Glenn Lambertson og Oreste Piccioni i Berkeley.\n_START_SECTION_\nAntibrint\n_START_PARAGRAPH_\nDet f\xc3\xb8rste antibrint blev skabt i 1995 ved at bruge LEAR p\xc3\xa5 CERN og det blev bekr\xc3\xa6ftet af forskere ved Fermilab i 1996 I 2002 blev de f\xc3\xb8rste kolde antibrintatomer skabt af forskerteamet ATHENA ved CERN ved hj\xc3\xa6lp af Antiproton Decelerator (AD). Dette var ogs\xc3\xa5 f\xc3\xb8rste gang at antistof blev produceret i store m\xc3\xa6ngder.   I 2010 lykkes det for f\xc3\xb8rste gang forskerteamet ALPHA at fastholde antibrint i 172 millisekunder.\n_START_SECTION_\nAntideuteron og antitrition\n_START_PARAGRAPH_\nAntideuteron var den f\xc3\xb8rste antiatomkerne, der blev kunstig produceret. Antideuteron blev f\xc3\xb8rste gang detekteret d. 11. marts 1965 af forskerne Mario Morpurgo og Guido Petrucci ved at separere partiklerne i en str\xc3\xa5le af negative partikler. Med opdagelsen af antideuteron beviste man for f\xc3\xb8rste gang at antiatomkerner kunne eksistere og at der kunne eksistere antiatomer st\xc3\xb8rre end antibrint. Antitrition blev f\xc3\xb8rste gang fundet i 1975.\n_START_SECTION_\nAntiheliumkerner\n_START_PARAGRAPH_\nAntihelium-3, som best\xc3\xa5r af to antiprotoner og et antineutron, blev fundet eksperimentielt i 1970 af et russisk forskerteam. Det f\xc3\xb8rste helium-4, som best\xc3\xa5r af to antiprotoner og 2 antineutroner, blev fundet af forskerteamet STAR Collaboration ved Brookhaven National Laboratory i USA. Dette offentliggjorde forskerteamet d. 22. marts 2011. Dette skete ved at st\xc3\xb8de guldatomkerner sammen med en energi med 200 GeV i Relativistic Heavy Ion Collider (RHIC). Sammenst\xc3\xb8dende g\xc3\xb8r at der kortvarigt skabelsen af kvark-gluon plasma. N\xc3\xa5r denne tilstand afk\xc3\xb8les samles kvanterne og antikvanterne i plasmaet og dette gav anledning til skabelsen af 18 antihelium-4.\n_START_SECTION_\nL\xc3\xa6gevidenskaben\n_START_PARAGRAPH_\nPositronemissionstomografi er et eksempel p\xc3\xa5 et omr\xc3\xa5de, hvor antistof bruges praktisk i dag. L\xc3\xa6gerne giver patienten et radioaktivt matriale, der henfalder ved betaplusstr\xc3\xa5ling, og som udsender positroner. N\xc3\xa5r positronen s\xc3\xa5 annihilerer, udsendes der to fotoner, som det er muligt for PET-skanneren at detektere, fordi de har en karakteristisk energi p\xc3\xa5 511 keV. Disse fotoner udsender i modsatretning, og derved er det muligt at afg\xc3\xb8re, hvor i kroppen de de kom fra. Det radioaktive matriale kan bl.a. v\xc3\xa6re \xc2\xb9\xc2\xb9C, som kan inds\xc3\xa6ttes i et sukkermolekyle i stedet for \xc2\xb9\xc2\xb2C. Sukkeret optages hurtigere i celler med h\xc3\xb8j metabolisme, som f.eks. kr\xc3\xa6ftceller. Kr\xc3\xa6ftcellerne vil derved lyse mere op p\xc3\xa5 scanningsbillederne i forhold til andre celler. Det er ogs\xc3\xa5 muligt at se p\xc3\xa5 blodgennemstr\xc3\xb8mningen i de forskellige dele af kroppen. Til dette bruges et stof, som ikke optages s\xc3\xa5 hurtig som sukker. Hjerneceller, der bliver brugt har en st\xc3\xb8rre blodgennemstr\xc3\xb8mning, og det er derfor muligt at unders\xc3\xb8ge, hvilke dele af hjernen der er aktive ved forskellige aktiviteter._NEWLINE_Forskerne ved ACE-fors\xc3\xb8get forsker i at bruge antiprotoner til str\xc3\xa5lebehandling mod kr\xc3\xa6ft. Den konventionelle str\xc3\xa5lingebehandling er at bruge r\xc3\xb8ntgenstr\xc3\xa5ler, men problemet ved dette er, at det raske v\xc3\xa6v omkring kr\xc3\xa6ftknuden f\xc3\xa5r n\xc3\xa6sten liges\xc3\xa5 meget str\xc3\xa5ling som kr\xc3\xa6ftcellerne. R\xc3\xb8ntgenstr\xc3\xa5lingen har ogs\xc3\xa5 en anden udlempe, nemlig at den tr\xc3\xa6nger hele vejen igennem kroppen. Man kan undg\xc3\xa5 nogle af problemerne ved at bruge protonstr\xc3\xa5ling i stedet for r\xc3\xb8ntgen, idet protoner afs\xc3\xa6tter en st\xc3\xb8rre energi i selve tumoren end r\xc3\xb8ntgen ved den samme beskadigelse af det omgivende v\xc3\xa6v. Samtidigt stopper protonerne i kr\xc3\xa6ftknuden og beskader s\xc3\xa5ledes ikke cellerne l\xc3\xa6ngere inde. Forskerne ved ACE har vist, at antiprotoner afgiver 4 gange s\xc3\xa5 meget energi i kr\xc3\xa6ftknuden som protoner ved samme beskadigelse af det omgivende v\xc3\xa6v. De partikler, der bliver skabt n\xc3\xa5r antiprotoner annihilerer afs\xc3\xa6tter ikke n\xc3\xa6vnev\xc3\xa6rdig energi i kroppens andre celler. Dog vil prisen blive noget h\xc3\xb8jere, end den er i dag. I dag koster et behandlingsforl\xc3\xb8b omkring 70000 kr, men med antiprotoner ville det koste ca 1 million kr.\n_START_SECTION_\nBr\xc3\xa6ndstof\n_START_PARAGRAPH_\nAntistof er foresl\xc3\xa5et som "br\xc3\xa6ndstof" til rumfart.  Det skyldes, at den energi der kan udvikles ved at 0.5 kg antistof annihilerer med 0.5 kg stof er st\xc3\xb8rrelsesordener st\xc3\xb8rre end den energi man kan f\xc3\xa5 fra 1 kg \xe2\x82\x82\xe2\x82\x83\xe2\x82\x85U, som igen er st\xc3\xb8rrelsesordener st\xc3\xb8rre end hvad man kan f\xc3\xa5 fra 1 kg kemisk br\xc3\xa6ndstof. En antistofmotor kan ogs\xc3\xa5 have en meget h\xc3\xb8jere specifik impuls end en kemisk raket._NEWLINE_Tidligere har det v\xc3\xa6ret foresl\xc3\xa5et at bruge antiproton-proton-reaktioner som raketbr\xc3\xa6ndstof, men idet disse reaktioner udsender meget energirige gammastr\xc3\xa5ler, som kan g\xc3\xb8re motorens matriale radioaktivt, p\xc3\xa5t\xc3\xa6nker man i dag at bruge positron-elektron-reaktioner. Disse reaktioner udsender gammastr\xc3\xa5ling med v\xc3\xa6sentlig mindre energi._NEWLINE_Antistoffet til antistofmotoren kan komme fra partikelacceratorer. Det tager dog lang tid at lave antistof. Hvis CERN brugte alle deres acceleratorer til at fremstille antistof ville de kunne fremstille 1 g antistof pr. milliard \xc3\xa5r. Den totale m\xc3\xa6ngde antistof, som CERN har produceret indtil \xc3\xa5r 2011 er mindre end 10 nanogram. Det svarer til den energi en 60 W p\xc3\xa6re bruger p\xc3\xa5 4 timer. Med den teknologi der er ved at blive udviklet kan man lave 10 milligram, den m\xc3\xa6ngde der skal bruges til at komme mars, for 250 millioner dollars. En anden mulighed er at indfange antipartikler fra den kosmiske str\xc3\xa5ling. Forskerne ved UC San Diego arbejder i dag p\xc3\xa5 at lave den st\xc3\xb8rste positronf\xc3\xa6lde, som kan holde over en billion positroner fanget p\xc3\xa5 en gang.'