미국공군은 반물질(反物質·antimatter)로부터 얻어진 동력을 이용, 로킷을 대기권밖으로 쏘아올리는 일을 계획하고 있다. 단지 35mg의 반물질만 있으면 우주왕복선과 같이 무거운 동체도 지구궤도권에 진입시킬 수 있다는 얘기인데, 공상수준에 그치지는 않을 것 같다.
반물질이란 한마디로 물질의 반대이다. 이것은 원자보다 더 작은 상태로 존재하며, 물질과 정반대의 전하를 갖는다. 모든 원자의 핵심을 이루는 양자(proton)의 경우 그 전하는 양성이다. 하지만 반물질인 반(反)양자(anti-proton)는 음성을 띤다. 또 원자의 주변을 돌고 있는 전자는 음성전하를 갖지만 전자의 반물질인 반전자(positron)는 양성이다.
그런데 물질과 반물질이 만나면 엄청난 에너지를 발산한다. 새롭고 강력한 에너지원으로 반물질을 주목하는 것도 바로 이런 이유에서이다.
미공군과학자들이 추진중인 주과제는 반물질을 담을수 있는 로킷용 엔진제작. 아울러 반양성자의 생산과 저장에 관심을 집중시키고 있다.
반물질의 활용에 있어서 가장 큰 난제는 대량생산이 어렵다는 것이다. 엄밀히 말하면 극소량의 생산도 지극히 어려운 실정이다. 현재 반물질의 생산은 입가자속기가 담당하는데, 이 기계가 매우 드물기 때문에 자연 반물질의 생산가도 높아진다. 최근 은퇴한 물리학자 '로버트 포워드'씨에 의하면 반물질 1mg을 생산하는데 1천만달러가 든다고 한다.
반물질의 활용을 막는 또 하나의 장벽은 저장하기 어렵다는데 있다. 반물질이 물질과 접촉하면 쉽사리 폭파되기 때문이다. 이같은 위험을 배제하고 안전하게 저장하기 위해 2가지 방법이 거론되고 있다. 이온 덫(ion trap)을 만들어 반물질을 잡아두거나, 초전도체를 활용하는 방법이다.
그런데 반물질을 가둬두려면 반물질로 하여금 전하를 띠게 해야 한다. "그러나 전하를 갖게 되면 같은 전하끼리는 서로 밀어내게 된다. 따라서 저장된 반물질의 크기는 제한적이 될 수밖에 없다"고 미공군소속의 과학자 '로버트코리'씨는 주장한다.
아뭏든 안정성에 관한 문제는 현재 매우 심각하게 제기되고 있다. 폭발은 물론이고 물질과 반물질이 만나면서 발생하는 감마선도 잘 처리돼야 함은 말할 나위없다. 이때 감마선을 완전히 열로 변환시켜야만 방사능위험이 사라지게 될 것이다.
반물질의 연구는 미국공군연구소 밖에서도 이루어지고 있다.
유럽 입자물리연구소(CERN)는 최근에 반 양자와 반 전자를 사용, 반수소(anti-hydrogen)를 만드는 작업에 들어갔다.
