DE19933131A1

DE19933131A1 - System zur Aufbewahrung und Transport von Antimaterie

Info

Publication number: DE19933131A1
Application number: DE19933131A
Authority: DE
Inventors: Lukas Kasprowicz
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1999-07-19
Filing date: 1999-07-19
Publication date: 2001-02-01
Also published as: US6606370B1

Abstract

Antimaterie kann erfindungsgemäß in einem Kugelschalenbehälter (10) aufbewahrt werden und wird darin ein- oder ausgebracht, indem sie in einem an eine Öffnung des Behälters angrenzenden Ansatzstück (42) vom Äußeren der Kugel in ihr Inneres verfrachtet wird und dabei immer ohne Berührung der aus materiellem Material bestehenden Behälterwand und Ansatzstücks ist. DOLLAR A Gemäß einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel erzeugen Kugelschalensegmente (18) im Innern der Kugel ein elektrostatisches Feld, das elektrisch geladene Anti-Materie zentriert um den Mittelpunkt der Kugel des Aufbewahrungssystems in einer stabilen Lage hält.

Description

STAND DER TECHNIK

Die vorliegende Erfindung betrifft ein System zum Aufbe wahren und Transport von Anti-Materie sowie ein Verfahren zum Befüllen bzw. Entleeren eines Aufbewahrungsbehälters für Anti-Materie mit derselben.

Die sogenannte Anti-Materie hat mit Materie fast alles gemeinsam, nämlich die Masse, die Energie, ihr Verhalten, wenn sie elektrischen oder magnetischen oder Schwerkraft feldern ausgesetzt ist, das Vorhandensein von elektri schen Ladungen, nicht jedoch die Polarität der sogenann ten Elementarladung. Ein Stück Anti-Materie, das etwa ei nem Elektron entspricht, würde also nicht etwa eine nega tive Elementarladung besitzen, sondern eine positive Ele mentarladung. So hat beispielsweise Wasserstoff ein Pro ton als Kern sowie ein Elektron in seiner Elektronenhül le, der sogenannte Anti-Wasserstoff besitzt jedoch in seinem Kern ein Anti-Proton, das elektrisch negativ gela den ist, und außen herum statt des Elektrons ein soge nanntes Positron, das eine positive Elementarladung be sitzt. Bei schwereren Elementen als Wasserstoff setzt sich diese Systematik fort, die Kerne von Molekülen sind daher immer negativ geladen und die sogenannten 'Positronenhüllen', daß heißt die positiv geladenen Hül len, die bei Materie der Elektronenhülle entspricht, ist positiv geladen.

Der Nachweis von geringen Mengen von Anti-Materie, daß heißt abzählbar wenige Elementarteilchen, basiert auf ih rer Ablenkbarkeit durch elektrische oder magnetische Kräfte. Wenn Anti-Materie weder elektrisch geladen, daß heißt elektrisch neutral, noch durch ein Magnetfeld ange zogen oder abgestoßen werden kann, d. h., magnetisch neu tral ist, kann sie auf der Erde oder im Weltraum in sol chen Bereichen, wo Materie vorherrscht, nur schwer ge handhabt werden, da sie sich sehr schnell durch Kollision mit Materieteilchen mit diesen neutralisiert und danach nicht mehr vorhanden ist.

Die vorliegende Erfindung betrifft daher insbesondere solche Anti-Materie, die entweder elektrisch geladen, oder magnetisch nicht neutral ist.

Im Jahre 1995 wurde ein Anti-Proton und ein Positron erstmals zu sogenanntem Antiwasserstoff kombiniert. Des sen Herstellung verlangt, daß mehrere Beschleuniger, wie etwa der CERN-Beschleuniger exakt zusammenarbeiten. Zu erst werden Protonen in Linearbeschleunigern, Boostern und Proton-Synchroton (PS) auf 27 GeV beschleunigt.

Diese Protonen treffen auf ein schweres Target. In der Kollision der Protonen mit den Target-Kernen werden viele Teilchen-Anti-Teilchen-Paare produziert, in bestimmten Fällen auch Proton-Anti-Proton-Paare. Einige der Anti- Protonen werden in einem Anti-Proton-Cooler (AC) einge fangen und im Anti-Protonen-Akkumulator gespeichert. Von dort werden sie von Zeit zu Zeit in den Niederenergie- Anti-Protonen-Ring (LEAR) gespeist, wo sie für Experimen te zur Verfügung stehen.

In dem PS210-Experiment des CERN-Beschleunigers wird ein anderer Weg der Anti-Materie-Herstellung beschritten: wenn ein im Beschleuniger zirkulierendes Anti-Proton ganz dicht an einem sogenannten Target-Kern, z. B. das Element Xenon, vorbeifliegt, werden 'ab und zu' Elektron- Positron-Paare erzeugt. Wenn nun ein Anti-Proton ein Po sitron einfängt, was sehr selten geschieht, wird Antiwas serstoff erzeugt.

Der Fortschritt bei der Herstellung von Anti-Materie gibt dazu Anlaß, Systeme zu schaffen, die diese Anti-Materie aufbewahren können. Ein weiterer Anlaß zur Notwendigkeit solcher Systeme ist die Tatsache, daß im Weltraum die Existenz von Anti-Materie vermutet wird. Natürlicherweise besteht das Bedürfnis, solche Anti-Materie aus dem Welt raum einzufangen, um diese wissenschaftlich analysieren zu können oder für andere Zwecke bereitzuhalten. So ist die US-Raumfähre Discovery bei ihrem für Anfang Juni 1998 geplanten Flug unter anderem auf der Suche nach Anti- Materie im Weltall. Ein an Bord befindlicher Alpha- Magnet-Spektrometer (AMS) kann entsprechende Messungen zum Nachweis von Anti-Materie durchführen. Dieses Instru ment kann unter anderem Anti-Helium- und Anti- Kohlenstoff-Kerne nachweisen, sofern diese Teilchen elek trisch geladen sind. Die Nachweismethode beruht auf der Ablenkung von bewegten, elektrischen Ladungen in einem Magnetfeld.

Aus der vorangegangenen Beschreibung wird ersichtlich, daß möglicherweise in naher Zukunft Systeme zur Aufbewah rung und zum Transport von Anti-Materie benötigt werden. Aus einer von der NASA im Internet unter http://members.inic.com/amiga/monats-thema-april99.html im Mai, Juni 1999 veröffentlichen Publikation geht hervor, daß ein solches Aufbewahrungssystem eine röhrenförmige Struktur besitzt, dessen Mantelfläche von einem Magneten gebildet ist, mit einer Einlaß- und einer Auslaß-Öffnung, jeweils an den Deck- oder Bodenflächen des Zylinders.

Das entscheidende Problem, das bei der Aufbewahrung von Anti-Materie gelöst werden muß, besteht darin, die Anti- Materie, in welchem Zustand sie auch immer vorliegen mag, beispielsweise elektrisch geladen oder elektrisch neutral oder ferromagnetisch oder magnetisch neutral, im Inneren des Behälters zu halten, ohne daß sie mit dem Material der Wandung des Behälters in Berührung kommt. Eine solche Berührung würde sonst sofort die Umwandlung der Anti- Materie in Materie bewirken, wobei große Mengen von Ener gie freigesetzt würden, bei der grundsätzlich die Gefahr besteht, daß der Behälter dabei zerstört wird.

Weitere wichtige Randbedingung für Aufbewahrung und Transport von Anti-Materie in einem solchen Behälter ist, daß das Innere des Behälters auf extreme Weise evakuiert wird, um Reaktionen der Anti-Materie mit im Innern des Behälters vorhandenen Luftbestandteilen zu vermeiden.

Die in dem NASA-Aufbewahrungssystem untergebrachte Anti- Materie befindet sich im Sollzustand rotationssymme trisch um die Zylinderachse verteilt. Die Anti-Materie wird auf dieser Achse von dem Magnetfeld, dessen Feld stärkeverteilung elektronisch regelbar ist, in einem mehr oder weniger stabilen Zustand gehalten.

Ein Nachteil dieses Aufbewahrungssystems besteht darin, daß die Anti-Materie in Längsrichtung verschiebbar ist relativ zu der Deck- bzw. Bodenfläche des Zylinders. Dies kann sich nachteilig auswirken, wenn der Behälter während eines Transportes beispielsweise bestimmten, unvorherge sehenen Beschleunigungen ausgesetzt ist.

Dabei besteht die Gefahr, daß die Anti-Materie sich ent lang der Mittelachse verschiebt und mit der Materie der Deck- bzw. Grundfläche reagiert und dabei vernichtet wird.

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Behälter für Anti-Materie zu schaffen, der so kon struiert ist, daß die Position der Anti-Materie in seinem Inneren sich nicht ändert, selbst wenn oben genannte Be schleunigungen auftreten.

Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung gemäß ei nem anderen Aspekt besteht darin, den vorgeschlagenen Be hälter derart auszubilden, daß er im wesentlichen ohne Magnetfeld auskommt.

Eine weitere Aufgabe besteht darin, den vorgeschlagenen Behälter zu füllen bzw. zu entleeren.

VORTEILE DER ERFINDUNG

Die genannten Aufgaben der Erfindung werden durch die in den beiliegenden Ansprüchen genannten Merkmale gelöst. Vorteilhafte, den weiteren Aspekt der Erfindung darstel lende Weiterbildungen ergeben sich aus den jeweiligen Un teransprüchen.

Die der Erfindung zugrundeliegende Idee besteht darin, statt der von der NASA vorgeschlagenen Zylinder-Geometrie eine kugelsymmetrische Anordnung zu schaffen, obwohl in diesem Falle es für den Fachmann sofort ersichtlich ist, daß eine Anordnung zum Befüllen einer solchen Kugel die Kugelsymmetrie des im Innern befindlichen Kraftfeldes stört.

Diese Schwierigkeit wird durch eine erfindungsgemäß vor geschlagene Anordnung von verschließbaren Öffnungen in der Kugelschale gelöst.

Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel einen hoch-evakuierbaren Kugelbehäl ter zur Aufbewahrung von Anti-Materie zu konstruieren, der innen hohl ist und dessen Kugelschale aus einzelnen Segmenten zusammengesetzt ist, die zur Erzeugung eines Kraftfeldes im Inneren der Kugel beitragen. Die Segmente sind in besonders bevorzugter Weise flächenfüllend anein andergesetzt, so daß an der Innenwandung der Kugel mög lichst geringe Unregelmäßigkeiten sind.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfin dung erzeugen die Kugelschalensegmente ein Magnetfeld, das elektrisch geladene oder magnetische Anti-Teilchen im Zentrum der Kugel hält.

Gemäß einem weiteren, besonders bevorzugten Ausführungs beispiel erzeugen die Kugelschalensegmente im Innern der Kugel ein elektrostatisches Feld, das elektrisch geladene Anti-Materie zentriert um den Mittelpunkt der Kugel in einer stabilen Lage hält. Dies bringt den besonderen Vor teil mit sich, daß die Steuerung der Kugelschalensegmente bei weitem nicht so aufwendig ist, da per se eine stabile Gleichgewichtslage erreicht wird, wenn die elektrische Polarität der Kugelwandung gleichnamig ist mit der Pola rität der im Kugelinneren gelagerten Anti-Materie. Die durch die jeweiligen Ladungen erzeugten Abstoßungskräfte bewirken, daß die Anti-Materie stabil im Innern der Kugel gehalten wird.

Die erfindungsgemäßen Öffnungen zum Befüllen oder Entlee ren des Kugelbehälters sind dadurch gekennzeichnet, daß ihre Geometrie und Anordnung sowie die Geometrie und An ordnung von Verschlußteilen für die Öffnungen so geartet sind, daß sie dem Kraftfeld der Kugelschale angepaßt sind und ein labiles bzw. stabiles Gleichgewicht der Anti- Materie möglichst durchgängig während des Befüllens oder Entleerens in den Kugelbehälter oder aus ihm heraus er möglichen.

Ein wesentliches Kennzeichen der Anordnung der Verschluß teile besteht darin, daß sie beim Befüllen äquidistant zueinander gehalten, die Anti-Materie zwischen sich hal tend von außen durch die Kugelschale hindurch in das Ku gelinnere durch eine erste Öffnung eingebracht und in ei ne stabile Endstellung gebracht werden können, in der die Kugel verschlossen ist und das Kraftfeld gleichmäßig ge nug ist, um die Anti-Materie im Innern der Kugel zu hal ten.

ZEICHNUNGEN

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen beispielhaft dargestellt und in der nachfol genden Beschreibung näher erläutert.

Es zeigen, sämtlich als Schnittdarstellung:

Fig. 1 den Kugelbehälter in einer Ausführungsform, bei der ein Magnetfeld als Kraftfeld wirkt,

Fig. 2 den Kugelbehälter von Fig. 1 mit daran ange schlossener Befüllungs- und Entleerungsanord nung, wobei die Verschlußstücke sich im ausge fahrenen Zustand befinden,

Fig. 3 eine Fig. 2 entsprechende Darstellung, die Ver schlußstücke jedoch halb in die Kugel eingefah ren sind,

Fig. 4 eine Fig. 3 entsprechende Darstellung in ge schlossener Stellung der Kugel, und

Fig. 5 eine Fig. 2 entsprechende Darstellung in ge schlossener Stellung der Kugel, in einer Aus führungsform, bei der das Kraftfeld ein elek trostatisches Feld im Innern der Kugel ist.

BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE

Mit generellem Bezug zu den Zeichnungen und besonderem Bezug zu Fig. 1 wird der grundsätzliche Aufbau des Kugel behälters beziehungsweise seiner Schale beschrieben.

Der Kugelbehälter ist als Ganzes mit Bezugszeichen 10 ge kennzeichnet. Er besitzt eine Kugelschale 12 mit vorzugs weise gleichmäßiger Dicke D. Die Kugelschale besteht in radialer Richtung aus mehreren Schichten. Die innerste Schicht ist eine Schicht aus einem Material, das in einem möglichst breiten Temperaturbereich möglichst wenige Teilchen emittiert. Weiter muß die innere Schicht das von einer zweiten Kugelschalenschicht erzeugte Kraftfeld in den Hohlraum des Kugelinneren durchlassen. In der gezeig ten Ausführungsform erzeugt eine zweite Schicht 16, die sogenannte Magnetschicht, ein Magnetfeld im Inneren der Kugel, das derart aufgebaut ist, daß Anti-Materie, sofern sie magnetisch oder elektrisch geladen ist, im Innern der Kugel gehalten wird ohne mit der Wandung in Berührung zu kommen.

Die zweite Schicht ist zweckmäßigerweise aus einzelnen, aneinandergesetzten Kugelschalensegmenten 18 aufgebaut, die einzeln oder in Gruppen geeigneter Anzahl elektrisch von einer zentralen Steuerungseinrichtung angesteuert werden, die ihrerseits dafür sorgt, daß das Feld im In nern gleichmäßig ist.

Die ferromagnetische Anti-Materie, z. B. Anti-Eisen wird dann von den Magneten in der Hülle der Kugel gleichmäßig angezogen. Dadurch entsteht in dem Zentrum der Kugel und um eine kugelsymmetrische Zentrumsumgebung herum ein Ort für die Anti-Materie, an dem sie durch geeignete Steue rungs- und/oder Regelungsvorgänge in einem Gleichge wichtszustand gehalten werden kann, so daß sie nicht mit Materie in Berührung kommt.

Die ein Kugelschalensegment 18 ausfüllenden einzelnen Ma gnete sind in radialer Richtung betrachtet immer gleich gepolt, beispielsweise kann der Südpol immer in die Mitte gerichtet sein.

Des weiteren ist eine Evakuierungsöffnung 22 vorgesehen, die die Kugelschale radial durchdringt und an einen ent sprechenden Vakuumerzeuger angeschlossen ist.

Eine Außenschicht 17 der Kugelschale besteht aus einem Material, das dem Einsatzort und Anwendungszweck des Auf bewahrungsbehälters angepaßt ist. Je nach verlangten An forderungen, könnte dies beispielsweise Keramik sein, um hohen Temperaturen zu widerstehen und um nach innen eine nur geringe Wärmeleitfähigkeit zu bieten oder aber es könnte ein Edelstahl sein, um hohe mechanische Bean spruchbarkeit zu gewährleisten. Weitere Ausführungsbei spiele der Materialien für die Außenschicht sind in ent sprechender Weise konstruierbar.

Die Schichten 14, 16, 17 sind durch geeignete Vorsprünge und Ausbuchtungen, in die diese Vorsprünge mechanisch eingreifen, gegen ein gegenseitiges Verdrehen gesichert. Je nach Material der Schichten und vorliegendem Einsatz zweck des Behälters können jedoch auch andere Verdrehsi cherungen verwendet werden.

Elektrisch geladene Antimaterie wird durch das Magnetfeld ebenfalls im Zentrum der Kugel gehalten.

Mit Bezug zu Fig. 2 wird nun ein weiteres Ausführungsbei spiel der vorliegenden Erfindung beschrieben, das im Zu sammenhang mit der in Fig. 1 dargestellten Kugelschale und einem Magnetfeld im Kugelinneren verwendet werden kann, jedoch ebenso Gegenstand für eine besonders bevor zugte Ausführungsform ist, in der eine elektrisch gelade ne Anti-Materie durch ein elektrostatisches Feld im In nern der Kugel gehalten wird. Diese letztere Ausführungs form wird weiter unten behandelt.

Gemäß Fig. 2 ist der Kugelbehälter 10 mit einer Befüll- und Entleer-Einrichtung versehen, die an der rechten Sei te in Fig. 2 bzw. der linken Seite am Kugelbehälter 10 angedockt ist. Die Befüll- und Entleer-Einrichtung ist als Ganzes mit Bezugszeichen 30 versehen. Sie besteht aus einem durchgehenden Rahmen 32, der den in der Figur rechts dargestellten Teil 34 mit dem in der Figur links dargestellten Teil 36 mechanisch verbindet. Der Rahmen hat in erster Linie die Aufgabe, der Anordnung 30 eine entsprechende mechanische Stabilität zu verleihen und zu gewährleisten, daß die Anordnung 30 stabil geführt werden kann, passend zu den in der Kugelschale befindlichen Öff nungen, nämlich einer ersten größeren Öffnung 38 und ei ner zweiten kleineren Öffnung 40.

Der linke Bereich 36 der Befüll- und Entleer-Anordnung ist durch einen zylinderförmigen Ansatz 42 gebildet. Er besitzt an der zur Kugelschale gerichteten Seite eine Öffnung, die die erste größere Öffnung 38 in der Kugel schale umfaßt, so daß im bestimmungsgemäßen Gebrauch der Öffnungsquerschnitt der letzteren durch den Ansatz 42 vorzugsweise nicht vermindert wird. Im Innern des Ansat zes 42 sind zwei Verschlußstücke angeordnet, ein erstes Verschlußstück 44, das zur größeren Öffnung 38 in der Ku gelschale paßt, und ein zweites Verschlußstück 46, das zur zweiten, kleineren Öffnung 40 der Kugelschale paßt.

Die Verschlußstücke 44 und 46 bestehen ebenfalls, wie der Rest der Kugelschale, aus den oben beschriebenen Kugel schalensegmenten.

Beide Verschlußstücke sind, ausgehend von ihren konvexen Außenflächen mittels einer starren Verbindung, einer starren Rahmenstange 47, die Zug und Schubkräfte in Rich tung der eingezeichneten Längsachse des zylindrischen An satzes aufnehmen kann, gekoppelt, die gewährleistet, daß sich die Verschlußstücke als Pärchen mit gleichem Abstand zwischen sich bewegen können, wenn auf eines der beiden Verschlußstücke eine Kraft ausgeübt wird. Diese Bewegung ist dann durch die starre Kopplung derart geführt, daß sie in genau axialer Richtung durch den Mittelpunkt der Kugel und entlang der Achse des zylindrischen Ansatzes 42 verläuft.

Die beiden Verschlußstücke können durch einen im Bild nur schematisch dargestellten Antrieb entlang der Mittelachse des zylindrischen Ansatzes 42 aus der in Fig. 2 darge stellten Lage durch die Öffnung 38 hindurch bewegt wer den, und in dieser Richtung weitergeführt werden, bis das Verschlußstück 46 in Öffnung 40 passend anliegt, und gleichzeitig Verschlußstück 44 in Öffnung 38 passend an liegt.

Die Mantelfläche des zylindrischen Ansatzes 42 hat einen inneren Schichtaufbau, der analog ist zu dem der Kugel schale, um auf die Antimaterie in dessen Inneren eben falls magnetische Anziehungskräfte ausüben zu können. Hier gelten daher die gleichen Bezugszeichen.

Des weiteren befindet sich in der Mantelfläche des zylin drischen Ansatzes ein Einführungskanal für Anti-Materie, der nach Art der in der Beschreibungseinleitung genannten Ausführung des von der NASA beschriebenen, rohrförmigen Aufbewahrungsbehälter für Anti-Materie nachgearbeitet ist.

Für weitere Einzelheiten zu diesem Einführungskanal wird daher auf die vorgenannte Veröffentlichung verwiesen. Der Einführungskanal mündet durch eine Öffnung 52 in den zy lindrischen Ansatz 42.

Im folgenden wird mit Bezug zu Fig. 2 das Befüllen des Kugelbehälters 10 mit Anti-Materie, die ferromagnetisch ist, also z. B. Anti-Eisen, beschrieben.

Die Anti-Materie gelangt durch den Einführungskanal 50 in das Innere des zylindrischen Ansatzes 42. Um ihre Lage und Bewegung der Art zu steuern, daß sie mit keiner, an das Innere des Ansatzes 42 oder der Schale 10 angrenzen den Wandung in Berührung tritt, wird ihre Bewegung durch im wesentlichen drei Anordnungen A, B und C gesteuert, die jeweils ein Magnetfeld erzeugen, das die vorbeschrie bene Bewegung der Anti-Materie ermöglicht. A und B befin den sich auf jeweils entgegengesetzten Seiten des Einfüh rungskanals und erzeugen Magnetfelder, die stromaufwärts gerichtet sind. Die Strömungsrichtung ist in der Fig. 2 durch einen Pfeil dargestellt. A und B dienen zum Bremsen der Bewegung der Anti-Materie.

Durch ein Magnetfeld C, das gegenüber der Einführungsöff nung 52 angeordnet ist, und durch entsprechende Magnete in dem dortigen Wandbereich des zylindrischen Ansatzes 42 wird eine Bewegung der Materie in Strömungsrichtung er möglicht. Je nach Geschwindigkeit der Anti-Materie kann die Polarität von C vermindert werden, oder sogar umge kehrt werden. Daher ist es möglich, ein Aufprallen der Anti-Materie im Bereich von der Wandung, in der das Ma gnetfeld C erzeugt wird, zu verhindern.

Die Anti-Materie befindet sich nun als gewisse, vorgege bene Menge in einem Kugelhaufen X, am Schnittpunkt zwi schen der Achse des Einführungskanals 50 und der des zy lindrischen Ansatzes 42. Der Einführungskanal wird nun geschlossen. Dafür ist eine entsprechende Vorrichtung vorgesehen. Im folgenden wird beschrieben, wie die Anti- Materie in das Kugelinnere gelangt. Die Magnetisierungs richtung der in den Verschlußstücken 44 und 46 enthalte nen Magnete sind von ihrer Polarität her und von der Grö ße des Magnetfeldes her steuerbar.

Die Verschlußstücke werden nun durch den oben genannten mechanischen Antrieb, der ebenfalls dem jeweiligen Ein satzort und Anwendungszweck der Gesamtvorrichtung ange paßt sein kann, in das Innere des Kugelbehälters, wie oben beschrieben, geführt. Bei dieser Bewegung wird zwi schen den beiden Verschlußstücken 44 und 46 ein Magnet feld aufgebaut, das einen Gradienten besitzt, der genau so fein eingestellt ist, daß sich die Anti-Materie wäh rend dieser Bewegung immer im Mittelpunkt zwischen den beiden Verschlußstücken befindet. Die Feinabstimmung der Magnetfelder D und E geschieht durch eine zentrale Steue rung, die computerbasiert ist, und deren wichtigste Ein gabeparameter der Geschwindigkeits-Zeit-Verlauf der Ver schlußstücke, die enthaltene Masse an Anti-Materie sowie der Abstand der Verschlußstücke zueinander sind. Auf die se Weise wird im Verlauf der Bewegung die in Fig. 3 ge zeichnete Stellung erreicht, und am Ende der Bewegung die in Fig. 4 erreichte, geschlossene Stellung.

Am Ende dieser Bewegung wird das Magnetfeld der Ver schlußstücke D und E so gesteuert, daß sie, je näher sie in ihre geschlossene Endstellung gelangen, sich die Ma gnetfeldstärke derjenigen Feldstärke der jeweils benach barten Kugelschalensegmente angleicht. Auf diese Weise ist gewährleistet, daß die Anti-Materie sicher in das Ku gelinnere gelangt. Dort befindet sie sich dann, wie oben beschrieben, in einer Gleichgewichtslage, die durch exak te Steuerung der Magnetfelder der einzelnen Magnetsegmen te beibehalten werden kann.

Das Beibehalten der Anti-Materie im Zentrum des Kugelbe hälters 10 kann neben einer Steuerung in vorteilhafter Weise mittels eines geschlossenen Regelkreises durch Re gelung erfolgen. Das für die Rückführung der Lageinforma tion in den Regelkreis erforderliche Rückkopplungssignal kann mit verschiedensten Sensoren erzeugt werden.

Dadurch, daß die einzelnen Magnete, die in den Kugelscha lensegmenten 18 enthalten sind, individuell in der Stärke ihres Magnetfeldes eingestellt werden können, ist es mög lich, das Magnetfeld in der einen oder anderen Richtung stärker oder schwächer werden zu lassen. Demzufolge wird die Anti-Materie, sofern sie durch Magnetkräfte anziehbar ist, im Innern des Kugelbehälters 10 bewegt. Bei der Di mensionierung der Größe der einzelnen Magnete in den Ku gelschalensegmenten 18 sollte darauf geachtet werden, daß die zeitliche Trägheit von Magnetfeldänderungen, die den einzelnen Magneten zum Zwecke der Regelung widerfahren, möglichst gering ist, um eine effiziente Regelung zu er reichen.

Beispielsweise könnte durch die Anti-Materie ein oder mehrere Lichtstrahlen unterbrochen werden, wenn diese sich im Zentrum des Kugelbehälters befindet. Der Zustand der unterbrochenen Lichtstrahlen könnte dann in ein Si gnal umgewandelt werden, das bezüglich einer Ebene im Raum die richtige Positionierung der Anti-Materie inner halb gewisser, vorgegebener Toleranzen signalisiert. Eine Wiederholung des gleichen Prinzips für verschiedene ande re Ebenen im Raum ermöglichen somit eine dreidimensionale Regelung des Aufbewahrungsortes der Anti-Materie im Ku gelbehälter 10.

Mit Bezug zu Fig. 5 wird im folgenden ein weiteres, be vorzugtes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Anti- Materie-Aufbewahrungsvorrichtung beschrieben, das dann zur Anwendung kommen kann, wenn die Anti-Materie elek trisch geladen ist. Dabei bezeichnen gleiche Bezugszei chen gleiche Teile wie in Fig. 2, 3 und 4.

Abweichend zum oben beschriebenen Ausführungsbeispiel ist nun die Schale des Kugelbehälters 10 grundsätzlich als Kugelkondensator ausgebildet. Dementsprechend müssen die Materialien der einzelnen Schichten der schichtartigen Zusammensetzung des Kugelbehälters vom Material her ange paßt sein.

Im folgenden wird eine Ausführungsform des Kugelbehälters beschrieben, das für negativ geladene Anti-Materie geeig net ist. In entsprechender Abänderung kann sie für Anti materie mit entgegengesetzter Ladung verändert werden.

Die negativ geladene Anti-Materie kann prinzipiell durch Beschuß mit Elektronen erzeugt werden, die ihrerseits die Valenz-Positronen der jeweiligen Moleküle neutralisieren.

Die als Kugelkondensator ausgebildete Schale des Kugelbe hälters 10 besteht aus den drei elektrisch notwendigen Schichten, nämlich einer inneren Kondensatorkugelschale 60, die negativ aufgeladen ist, einem Dielektrikum 62 und einer äußeren Kondensatorkugelschale 64, die positiv auf geladen ist. Diese elektrisch wirksamen Schalen sind vor zugsweise konzentrisch angeordnet. Die Schalen sind ge geneinander verdrehsicher durch Verdrehsicherungen ange ordnet, wie sie im vorangegangenen Ausführungsbeispiel bereits prinzipiell erläutert wurden. Die Verdrehsiche rungen dürfen keinen elektrischen Strom leiten.

Je nach Größe des aufzubauenden elektrischen Feldes im Innern der Kugel müssen die Schichtdicke, der Abstand so wie die Materialien ausgewählt werden. Befindet sich die Anti-Materie einmal im Innern des Kugelbehälters zen triert, so wird sie von allen Seiten gleichmäßig abgesto ßen, da die Ladungen von Anti-Materie und innerer Kugel wandung gleich sind. Im vorliegenden Fall sind beide ne gativ geladen.

Auf eine komplizierte Regelung der Lage der Anti-Materie kann hierbei verzichtet werden, da sich die Anti-Materie automatisch im Zentrum des Kugelinneren einstellt, da dieser Ort in Abwesenheit eines ein Gewicht der Antimate rie erzeugendes Gravitationsfeld der Ort niedrigster po tentieller Energie ist.

In Anwesenheit eines solchen Feldes verschiebt sich die ser Ort in Richtung des Gravitationsfeldes. Die Regelung der elektrischen Feldstärke des elektrostatischen Feldes erfolgt daher in bevorzugter Weise dergestalt, daß das Gewicht der Antimaterie in entsprechender Weise durch die Stärke des elektrischen Feldes kompensiert wird, damit die Materie nicht mit der Wandung in Berührung kommen kann. Falls die Aufbewahrungsvorrichtung in einer fixen Orientierung zur Richtung des Gravitationsfeldes fixiert ist, kann die Kugelschale und analog eine Zylinderhalb schale eine größere Abstoßungskraft erzeugen als die je weils andere. Zu diesem Zweck sind die Schalenhälften dann voneinander elektrisch isoliert und können mit ge trennten Steuerkreisen elektrisch geladen werden.

Die Anti-Materie kann nun prinzipiell in der gleichen Art und Weise in die Kugel hineinbefördert werden oder aus ihr herausbefördert werden, wie dies im vorangegangenen Ausführungsbeispiel erläutert wurde.

Im vorliegenden Fall ist die Innenwandung des Einfüh rungskanal 50 ebenfalls negativ aufgeladen, um zu verhin dern, daß die negativ aufgeladene Anti-Materie mit dessen Wandungen in Berührung kommt. Auch die Innenwandung des zylindrischen Ansatzes 42 sowie die Innenwandungen der Verschlußstücke 44 und 46 sind aus dem gleichen Grunde negativ aufgeladen. Der Gradient des elektrischen Feldes, der zum Einführen der Anti-Materie in diesem Ausführungs beispiel erforderlich ist, kann durch eine Abschwächung des abstoßenden elektrischen Feldes, das im Verschluß stück 46 erzeugt wird, veranlaßt werden. Ebenso kann eine Verstärkung des elektrischen Feldes im Verschlußstück 44 veranlaßt werden. Auch eine Kombination beider Maßnahmen ist möglich.

Im vorliegenden Ausführungsbeispiel besteht die innere Kondensatorkugelschale aus Metall. Die dielektrische Zwi schenschale besteht zweckmäßigerweise aus einem Material, das dem Anwendungszweck und Einsatzort sowie den dort auftretenden physikalischen Bedingungen wie Temperatur, Druck etc. am besten genügt. Die äußere Kondensatorschale besteht ebenfalls aus Metall.

Die beiden Verschlußstücke 44 und 46 weisen grundsätzlich den gleichen Kondensatoraufbau auf, wie der Rest der Ku gelschale. Die Steuerung des elektrischen Feldes im In nern der Kugel kann durch entsprechende Zuleitungen von außen veranlaßt werden.

In Abänderung des zuletzt beschriebenen Ausführungsbei spieles kann auch auf die äußere, positiv geladene Schicht verzichtet werden, da ja nur das radial einwärts gerichtete, elektrostatische Feld, das durch die innere Kugelschale erzeugt wird, für eine stabile Lagerung der Anti-Materie relevant ist.

Der Entleerungsvorgang kann dadurch realisiert werden, daß die Schritte, die zu seinem Befüllen erforderlich sind, in entsprechender Weise umgekehrt werden.

Obwohl die vorliegende Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels vorstehend beschrieben wurde, ist sie darauf nicht beschränkt, sondern auf vielfältige Wei se modifizierbar. Alle diese Modifizierungen sollen vom Schutzbereich der Ansprüche, wie sie nachfolgend angege ben sind, umfaßt sein.

BEZUGSZEICHENLISTE

10

Kugelbehälter

14

innere Schicht

16

zweite Schicht

17

Außenschicht

18

Segmente

22

Evakuierungsöffnung

30

Befüll- und Entleeranordnung

32

Rahmen

34

rechter Teil des Rahmens

36

linker Teil des Rahmens

38

erste große Öffnung

40

zweite kleine Öffnung

42

zylindrischer Ansatz

44

erstes Verschlußstück

47

Rahmenstange

46

zweites Verschlußstück

50

Einführungskanal

52

Einführungsöffnung

60

innere Kondensatorkugelschale

62

Dielektrikum

64

äußere Kondensatorkugelschale

Claims

1. Vorrichtung zum Aufbewahren von Anti-Materie, ent haltend einen evakuierbaren Hohlkörper (10), dessen eine oder mehrere Innenschalen (14, 60) dazu eingerichtet sind, im Innern des Hohlkörpers ein Kraftfeld zu erzeugen, das dazu eingerichtet ist, daß Anti-Materie ohne Berührung mit der Innenwandung des Hohlkörpers (10) gehalten werden kann,
weiter enthaltend wenigstens eine Öffnung (38, 40), die der Befüllung und/oder Entleerung des Hohlkörpers mit An ti-Materie dient,
wenigstens ein bewegbares Verschlußstück (44, 46), das in die wenigstens eine Öffnung (38, 40) eingesetzt werden können.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Innern des Hohlkörpers (10) ein elektrostatisches Feld erzeugbar ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Innern des Hohlkörpers (10) ein Magnetfeld erzeug bar ist, und der Innenraum des Hohlkörpers Kugelgestalt besitzt, wobei weiter eine Kontrolleinrichtung vorgesehen ist, um die Lage von Anti-Materie im Innern des Hohlkör pers zu beeinflussen.

4. Vorrichtung nach einem der vorgehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß sie Sensoren aufweist, die auf die Position und/oder Positionsveränderung von An ti-Materie im Innern des Hohlkörpers (10) ansprechen.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch ge kennzeichnet, daß sie zwei Verschlußstücke (44, 46) be sitzt, die in Öffnungen (40, 42) eingreifen, die an ra dial entgegengesetzten Bereichen der Innenwandung des Hohlkörpers (10) befindlich sind und auf einer Achse äquidistant verschiebbar angeordnet werden können, die durch das geometrische Zentrum des Hohlkörpers (10) führt.

6. Vorrichtung (30) zum Befüllen und /oder Entleeren des Hohlkörpers (10) nach einem der vorstehenden An sprüche, enthaltend eine Öffnung, die an die eine oder mehreren Befüllungs- und/oder Entleerungsöffnungen des Hohlkörpers der Vorrichtung nach einem der vorhergehen den Ansprüche angepaßt ist, weiter enthaltend eine Öff nung (52) für einen Einführungskanal (50) für Anti- Materie in die Befüllungsvorrichtung, sowie einen eva kuierbaren Innenraum, der nach außen hin durch Wandun gen begrenzt ist, die derart eingerichtet sind, daß sie ein Kraftfeld erzeugen, das so gerichtet ist, daß die Anti-Materie im inneren Bereich der Vorrichtung (30) gehalten werden kann.

7. Vorrichtung nach dem vorstehenden Anspruch, weiter dazu eingerichtet, mit der Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-5 bei einem Befüll- oder Entleerungsvorgang derart zusammenzuwirken, daß die einen oder mehreren Verschlußstücke (44, 46) des Hohlkörpers mindestens teilweise in das Innere der Befüllungsvorrichtung (30) aufnehmbar sind, und die Verschlußstücke (44, 46) derart im Innern der Befüllungsvorrichtung (30) bewegbar sind, daß sie eine Führung der Anti-Materie im Innern der Be füllungsvorrichtung (30) ermöglichen.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 oder 7, die dazu eingerichtet ist, mit einem Hohlkörper gemäß An spruch 5 zusammenzuwirken, wobei sie eine Einrichtung zum zueinander äquidistanten Bewegen der Verschlußstüc ke im Innern der Vorrichtung (30) sowie im Innern des Hohlkörpers aufweist.