場所はイギリス。 時は1928年。 量子力学を創始した理論家の一人であるポール・ディラックは、自分の方程式の解が予想外の結果をもたらしたため、頭を悩ませています。 ディラックは、方程式を解くと予想外の結果が出てしまい、頭を抱えていました。彼は、方程式が意味をなすためには、電子の質量を持ち、反対の電荷を持つ粒子が存在しなければならないと考えました。

数年後、アメリカの物理学者カール・アンダーソンが、ディラックの予言を裏付ける「正」の電子（陽電子）を観測しました。

約80年後の現在も、陽電子やその他の反粒子は、宇宙とそれに含まれる物質に関する基本的な疑問に答えるために研究されています。 反物質とは、その名の通り、通常の物質とは反対のものと言えます。 宇宙に存在するすべての粒子は、質量や電荷などの特徴を持っています。 反物質の場合、質量は一定ですが、電荷の符号が逆になります。 すべての粒子には反物質が存在し、電荷を持たない中性子も反物質で構成されています。

物質と違って、反物質は一般的ではありません。 大気圏外や粒子加速器の中にいない限り、偶然に出会うことはありません。 “ペンシルベニア州立大学の素粒子物理学者であるステファン・クーチュ氏は、「反物質は昔からそれほど珍しかったわけではありません」と言います。 物質と同じくらい普及していた時代もありました。 “ビッグバンの直後には、物質と反物質がまったく同じ量存在していたはずです。しかし、粒子の相互作用の法則にわずかな非対称性があるために、初期宇宙の反物質と物質の大部分が消滅してしまいました。 その結果として、現在の物質優位の宇宙が残されているのです」。

反物質の研究を行うために、Coutu氏は高度な検出器を高高度気球で大気圏の端に送ります。 地球に降り注ぐ宇宙線の中から反物質を探すのです。

物理学者の中には、自然界で生成される反物質を観察する代わりに、粒子加速器で自分で作って研究する人もいます。 普通の粒子を非常に速い速度まで加速して衝突させると、高エネルギーの爆発から反粒子が生まれるとCoutu氏は説明します。 しかし、この反粒子は短命で、必ず普通の物質と衝突し、「消滅」と呼ばれる破壊的なプロセスを経ることになります。

消滅といっても、粒子が完全に消えてしまうわけではなく、エネルギーが別の形に移ってしまうことを意味しています。

SFには高エネルギー粒子の消滅の物語があふれており、実際に反物質兵器が現在のベストセラー小説に登場しています。 しかし、これは現実的ではないとCoutu氏は言います。 “大量の反物質を生産・維持することが非常に困難なため、現実的ではありません」。

しかし、反物質の特性を利用した技術は、SF以外でも実際に実現可能です。 PET（Positron Emission Tomography）は、がんの検出、血流の測定、冠動脈疾患の検出などに用いられる医療技術です。 PETスキャンでは、「少量の放射性物質を体内に注入し、体内で崩壊する際に陽電子を発生させます」とCoutuは説明する。 “陽電子が体内の電子と対消滅する際に発生する高エネルギーの光子（ガンマ線）を検出することで、放射性物質が体内のどこに広がっているかを地図上に示すことができます」。 反物質が爆弾として使われることはないかもしれませんが、命を救う医療診断ツールであるアンチウェポンに前向きな未来があることは確かです。