Ny materia bildas hela tiden
Det verkar som att alla fysiska processer går ut på att frigöra energi ur materia – i stjärnorna förstås, men även allt mänskligt handlande, vare sig vi eldar en brasa, cyklar eller kör bil. Ja, även när vi bromsar, då rörelseenergin omvandlas till värme. Men finns det någon känd process i hela universum där ny materia bildas ur energi, förutom vid big bang?
/Anders Wepsäläinen
Bild: Mona Lisa Production / SPL
Visst finns det processer i universum där ny materia bildas ur energi! Det finns många former av energi, till exempel elektrisk energi, kärnenergi, lägesenergi, rörelseenergi och strål-ningsenergi. Vad gäller strålningsenergi går det att ge bra exempel.
Strålningsenergi eller elektromagnetisk strålning alstras i många olika processer i allt från glödlampor och mikrovågsugnar till universums supernovaexplosioner. Elektromagnetisk strålning beskrivs i termer av fotoner, där en foton representerar den minsta energimängd som kan överföras av elektromagnetisk strålning. När en foton passerar i närheten av en atom kan den omvandlas till ett par massiva partiklar: en elektron och en positron, det vill säga elektronens antipartikel. Fotonen själv förintas. Processen kan endast äga rum om fotonen har tillräcklig hög energi, minst dubbla elektronmassan. Elektronen och positronen är lätta att detektera och vi vet därför att dessa processer äger rum, både på jorden och ute i universum.
Ett annat exempel är partikelacceleratorer som LHC (large hadron collider) på Cern, där vätekärnor (protoner) krockar med varandra vid ganska höga energier. Vid sådana kollisioner bildas tusentals nya partiklar, bland annat många nya protoner. Den sammanlagda massan av dessa nya partiklar är långt större än summan av de två ursprungliga protonernas massor. Detta är ett exempel på hur rörelseenergi omvandlats till materia.
Alla dessa processer sker i enlighet med Einsteins berömda formel: E=mc2.
/Olga Botner, professor i experimentell elementarpartikelfysik, Uppsala universitet
