반물질

BEMANI 시리즈의 수록곡에 대해서는 Anti-Matter 문서를 참조하십시오.

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CERN에서 1000초(16분 40초) 동안 붙잡은 반물질의 사진.

反物質 / Antimatter

1 반물질이란 무엇인가?

입자가 모여서 물질을 만드는 것처럼 물질과 특정 성질이 반대인[1] 반입자가 모여서 만들어진 것. 기타 다른 특성은 다 같다. 실제로는 존재하지 않는 것이라거나, 이론상으로만 존재하는 것이라고 하는 글들이 자주 떠돌아다니지만, 이미 1928년 폴 디랙의 디락방정식으로 부터 반물질의 존재가 예견되었고, 1932년에 발견, 증명되었다.

1.1 손대지 마시오

이것이 물질과 닿으면 일으키는 쌍소멸(pair annihilation)로 유명하다. 쌍소멸이 일어나면 E=mc²이라는 공식에 의해 어마어마한 효율의 에너지가 튀어나온다. 즉, 반응하는 물질의 질량이 모두 에너지로 변환된다. 그러니까 2*반물질 질량*c2가 그대로 에너지로 변환된다. 핵분열과는 비교가 안되는 것이, 핵분열 반응은 원자량이 큰 원자핵이 다른 원자핵으로 분열되면서 분열되기 전 원자핵의 핵자간 결합에너지와 분열된 후 두 원자핵의 핵자간 결합에너지 차이만큼이 에너지로 나오지만(이때의 효율은 원재료의 질량에 대비하면 1퍼센트에도 한참 못 미친다) 쌍소멸반응에서는 물질과 반물질 전체가 사라지고 사라진 만큼의 에너지가 튀어나오기 때문이다. 그리고 원리상으로는 비슷한 핵융합과도 규모면에서 비교가 안되는데, 기본적으로는 핵융합과 쌍소멸이 비슷하나[2], 핵융합은 작은 핵들이 융합해서 더 큰 물질이 발생하면서 남는 질량이 에너지로 튀어나오는데, 쌍소멸은 전체가 사라지면서 그 전체가 에너지로 변환되기 때문이다. 핵융합은 1중 수소 네 개의 질량을 합친 값의 약 0.7%가 헬륨으로 융합할 때마다 에너지로 변환되어 나온다. 이것도 많고 충분해서 핵융합 발전이니 뭐니 하는데(사실 효율이 좋다기보단 수소가 우라늄이나 반물질 따위보다 얻기 쉽다), 반물질을 물질과 반응시키면 반물질의 질량의 200%가 에너지로 전환된다.

이러한 물질과 반물질, 특히 주로 예시로 드는 정지상태의 전자와 양전자간 쌍소멸시에는 빛에너지 즉, 한 쌍의 광자가 생성된다. 이때 생성되는 광자는 쌍소멸 전의 전자와 양전자가 가지고 있던 각운동량과 에너지, 운동량이 보존되어야 한다. 이는 다시 말해 전자-양전자가 정지상태에서 쌍소멸이 일어났다면 두 입자의 운동량의 합은 필연적으로 0이 된다. 따라서 쌍생성 후 방출되는 광자의 전체 운동량의 합도 역시 0이 되어야 한다. 그런데 광자의 속도는 c로 일정하여야 하기 때문에[3] 방출되는 광자의 운동량의 합이 0이 되려면 서로 반대되는 방향으로 운동하는 두 개의 광자, 즉 한 쌍의 광자가 방출되어야 한다.

  • 1g의 반물질이 물질과 반응해서 터지는 에너지는 이론상 1.8×1014 J[4], 히로시마에 떨어진 리틀보이의 3배에 필적한다고 전해진다.[5]

반대로 쌍소멸이 아닌 쌍생성(pair production) 과정도 존재하는데, 이는 위에서 설명한 쌍소멸과 반대로 큰 에너지를 가진 광자가 상호작용하여 기본입자(대표적으로 전자)와 그에 반대되는 반물질 입자(양전자) 쌍을 만드는 것이다. 이 과정 또한 생성 전후의 운동량과 에너지, 물리량등이 보존되어야 한다.

불확정성 원리에 따르면 아무것도 없는 빈 공간 내에서도 전자-양전자 쌍이 쌍생성 됐다 다시 합쳐지며 쌍소멸되는 현상이 일어난다는 양자 요동(Quantum Fluctuation)이 가능할 수 있다고 설명한다. 이러한 전자-양전자 쌍이 유지되는 시간은 극히 짧지만 블랙홀같이 특정한 조건이 주어지면 이러한 현상을 관측할 수 있다고 한다. 자세한 사항은 호킹 복사 참조.

1.2 반물질 만들기

입자가속기로 만드는 방법이 일반적이다.

이에 대한 연구가 활발히 진행중인데 2004년에 CERN(유럽입자핵공동연구소)에서 1조분의 몇 그램정도를 만들어 냈다. 초기이긴 하지만 1년 동안 만들 수 있는 반양성자로 100W 전구를 3초밖에 밝힐 수 없는 수준으로, 2천억달러를 투자한 것 치고는 만들어 낼 수 있다는 걸 확인한 정도의 결과이다.

이후 2008년에 미국의 로렌스 리버모어 국립연구소에서 강력한 레이저를 이용한 입자가속기로 천억개가 넘는 반양성자를 만들어냈다. 물론, 0℃, 1기압에서 200ml짜리 우유팩 하나에 들어 있는 기체 분자가 약 5,375,000,000,000,000,000,000(53해 7500경)개임을 감안하면 실용화(?)에는 아직도 갈길이 먼 수준.

2011년 미국 브룩헤이븐 국립연구소(BNL)의 STAR 그룹에서는 인류 역사상 가장 무거운 반물질인 반헬륨(He4)을 발견하였다. 이는 네이처지에 발표가 되었고, 국내에서는 부산대학교 유인권 교수팀이 연구에 참여하고 있다고 대서특필 되었다.

사실 쌍생성으로 인해 일상 환경에서도 반물질은 생성된다. 반입자 하나가 주변에 즐비한 입자와 만나서 쌍소멸로 에너지를 방출하게 되는 것 처럼 어떤 에너지가 어떤 기회로 인해 쌍생성으로 이어지고 그에 해당되는 에너지만큼 반입자와 입자를 만들고서 남은 에너지를 각각 운동에너지로 가지고 진행하다가 다시 쌍소멸로 사라지는 것이 다반사이다. 우리 몸 속에서도 아주 가끔씩 일어난다. 하지만 이런 개별적인 현상은 절대적 에너지량이 매우 작기 때문에 해가 없다. 우리가 느끼지도 못할 만큼의 에너지인 것. 앞서 말한 1g의 경우에는 그 전체가 반물질로 이루어져있기에 가능한 것. 이때 입자가속기를 쓰는 이유는 이런 기회를 보다 확실하게 하기 위해서이다. 단위공간당 에너지를 최대한 밀집해서 더 높은 확률로 쌍생성을 얻어낼 수 있기 때문이다. 또한 입자가속기 특성상 전하 또는 반전하는 자기장으로 궤도를 일부 제어할 수 있는데다 거대한 감지기로 입자종류와 특성을 관측할 수 있는 이유도 있다.

보관도 상용화를 가로막는 큰 문제인데, 그냥 내버려 두면 반물질은 물질과 반대 전하를 갖고 있으니 서로 끌려서 쌍소멸까지의 수명이 극히 짧다. 왜냐면 전기적으론 중성이더라도 자기 모멘트는 반대이기 때문. 정말로 보관을 하려면 천사와 악마에서와 같이 자기장으로 진공 속에 띄우던가 해야 하므로 비용이 매우 많이 드는 동시에 안전성이 떨어진다.

보관에 관해서도 지속적으로 연구가 거듭되고 있는데, CERN에서 보관시간을 계속해서 갱신해 나가는중. 2011년 6월 5일 기준으로 1000초(약 16분)동안 보관시켜내는데 성공했다. 기사

2 우주의 반물질

2.1 물질 VS 반물질

빅뱅에 관련된 이론중에는 우주는 물질과 반물질의 자리 다툼 끝에 태어난 것이라는 주장도 있다. 우주의 급속팽창에 의해 물질과 반물질의 거리가 멀어지면서 국부적으로 균형이 무너졌다는 것이다. 에너지에서 물질이 하나 생성되면 반물질도 같이 하나 생성되므로 이론상 우주적으론 이 둘이 균형을 이뤄야 한다는 점에서 이러한 주장이 나왔다. 이 이론과 패러렐 월드 이론을 조합하면서 순수하게 반물질 만으로 이루어진 우주도 존재할 수 있다는 이야기를 하는 자도 있다. 사실 반물질과 물질은 성질이 전혀 다른 게 없거나 아예 반대이거나므로 반물질을 물질이라 하고 물질을 반물질이라 불러도 문제가 없다. 물질이 물질인 이유는 물질이 더 많기 때문이다.

물론 우리 우주 안에도 반물질만으로 이루어진 은하들이 있다고 하면 패러렐 월드가 필요없이도 이런 가정이 가능하다.

그러나 현재는 물질-반물질 생성이 정확하게 균형을 이루지 않고 아주 미소하게나마 균형이 어긋나서 물질만이 남았다는 쪽이 정설이다. 별에서 빛의 스펙트럼을 분석하면 그 별이 물질과 반물질 중 어느 쪽으로 이루어졌는지 알 수 있는데, 실제로 아무리 먼 은하에서도 반물질은 관찰된 바 없다. 단 반물질은 모두 인플레이션으로 멀어져서 빅뱅시점에 출발한 빛이 아직도 도달하지 못할정도로 먼 곳에 있을 가능성은 있다.

2.2 디랙의 바다

발견되기 전에 이론적으로 존재가 예견되었는데, 폴 디랙이 상대론을 어느정도 반영한 형태로 양자 역학에서 쓰이는 방정식을 수정했을 때 에너지(전하가 아니다.)가 플러스인 전자와 마이너스인 전자를 근으로 얻었다.(양쪽 모두 전하는 마이너스이다.) 처음에는 질량이 마이너스일 수 없다는 이유에서 무시되었지만, 이후 그 의미를 다시 해석해서 양전자의 존재를 예측하게 되었다. 물론 질량이 마이너스인 전자 자체가 양전자인 것은 아니다. 음의 에너지를 가진 전자가 모든 가능한 위상공간을 차지하고 있으며, 이것을 '디랙의 바다'라고 부른다. 여기에 에너지를 주면 에너지가 낮은 전자가 에너지를 받아서 보통의 전자가 되고, 그 '전자가 빠져나가면서 음의 에너지 위상에 생기는 구멍'이 질량은 플러스인 양전자가 된다는 설명이다. 쉽게 얘기하면, 물통에 물을 가득 채워넣고 물방울을 떼어내서(에너지를 줘서) 공기에는 물방울(전자)을 만들고 물에는 공기방울(양전자)을 만든다고 생각하면 된다.

이는 어디까지나 폴 디렉의 설명이며, 현재는 이런 방식으로 반물질을 설명하지는 않는다고 한다.[6] 더 수학적으로 복잡하지만 완성도가 높은 방법으로 설명한다고.

이후 모든 물질에 대응하는 반물질이 발견되는데, 처음엔 전자만 이를 갖는다고 생각해서 양전자라는 이름을 붙였으므로 전자의 반물질만이 특별한 이름을 가진다. 한국어에서도 반전자가 아니라 양전자라고 부르는 점에서 이를 어느 정도 반영하고 있다. 어느 정도.

사실 반물질 중에서 가장 안정한 것이 반전자이다. 반물질 중에서는 최초로 발견되었으며, 또 '물질'을 제외하면 유일하게 입자 가속기 외의 장소(우주)에서 발견되었다.

2.3 반물질의 이름

  • Electron(전자)-Positron(양전자)
이외의 입자는 입자의 이름 앞에 anti-라는 접두사를 붙임. 전자만 특이하게 양전자라는 이름을 얻도록 해준 사람은 아이작 아시모프. 하지만 음전자는 electron인데 양전자는 positron으로 부르면 헷갈리니까 양전자를 그냥 원래대로 antielectron이라고 부르는 경우도 많으며 가끔이지만 일반 음전자를 negatron이라고 부르기도 한다. 주객전도 하지만 질량이 없는 입자는 자기 자신이 그 자신의 반물질. 광자와 중력자가 그 예. 질량이 있지만 전기적으로 중성인 중간자도 자신의 반물질이다.

2.4 나는 반물질 인간이다

우스갯소리로 상대방에게 악수를 위해 오른쪽 손을 내밀어달라고 했을때 왼손을 내민다면 당장 도망치라는 이야기가 있다. 주변물질과의 관계로 생물이 좌우를 정의할 때, 물리학 법칙은 물질과 반물질을 바꾸는 동시에 좌우를 바꾸는 것에 대칭이기 때문에, 물질세계의 왼쪽을 반물질에선 오른쪽으로 정의한다. 즉, 왼손 내미는 사람은 반물질 인간. 근데 반물질 인간이 그렇게 악수가 가능할 정도로 가까이 있었으면 악수하기 전에 양쪽 다 이미 죽었을 건 당연하다. 우스갯소리로 하는 것일 뿐.

리처드 파인만의 <파인만의 물리학 강의> 1권에 자세한 이야기가 나와 있다.

단 이는 어디까지나 우스갯 소리고 실제로는 반물질로 이루어져 있으면서 왼쪽-오른쪽이 뒤바뀐 우주, 즉 CP-반전우주는 존재할 수 없다. 그런데 반물질로 이루어져 있으면서 왼쪽-오른쪽이 뒤바뀌고 시간이 거꾸로 가는 우주, 즉 CPT-반전우주는 존재할 수 있다. 정말 보기 이상하기야 하겠지만, 현재로서는 이 우주가 불가능하다는 증거는 없다. 오히려 광학 이성질체로 이루어진 반전인간일 가능성이 높다.

비슷한 예로, 거울 나라의 앨리스에서 만약 정말로 거울 속 세계가 존재한다면 거기에 있는 우유를 절대 마시면 안된다는 얘기도 있다. 이 얘기가 처음 나온 것은 유당의 광학 이성질체에 관해서였다. 인체의 유당 분해 효소로는 광학 이성질체와 구조가 들어맞지 않아 분해가 불가능하기 때문. 물론 반물질에 대한 메타포로 이해할 수 없는 것도 아니다.

마찬가지로 만약 우주가 뫼비우스 띠처럼 생겼다면 우주를 한 바퀴 돌았을 때 물질이 반물질이 된다는 얘기도 있다. 근데 이것도 우스갯소리고, 만약 그렇게 된다고 해도 아무런 문제도 없으며 우리는 반물질을 물질이라 하고 물질을 반물질이라 하게 되고 아무런 문제가 없게 된다.

3 우리 주변의 반물질

현대 과학에 따르면 우리 주변에서 쉴새없이 입자가 만들어지고 사라진다고 한다. 그렇기에 진공도 에너지는 0이 아니라고 한다.[7] 이에 관련된 이론으로는 카시미르 효과가 있으며, 1/1000mm 정도 떨어진 2개의 금속 박지가 쌍생성, 쌍소멸로 인한 에너지 발생 효과 때문에 서로 끌려진다는 뭔가가 복잡한 이론이다. 결국, 카시미르 효과가 증명이 되어 쌍생성, 쌍소멸이 존재한다는 증거로 확정되어 이론화 된 것.

다만, 카시미르 효과의 해석법은 반물질 외에도 에너지 밀도차로 인한 것이라는 해석도 있으니 그런것도 있다 정도만 알아두자. 에너지 밀도차에 대한 해석은 다음과 같다.

공간에는 수많은 에너지준위를 지닌 전자기파등의 에너지가 가득 차 있다.(이는 불확정성 원리에 의해서 증명 가능) 평상시에는 이 모든 파장의 평균값은 0에 한없이 근접하므로 우리에게는 아무 영향이 없는데, 얇은 금속막의 금속면에서는, 그 지점에서 변위가 0이 되는 파장만이 통과할 수 있다.(전자기파 한정이지만 이론적으로는 다른 파장에도 적용 가능) 다만, 평상시에는 금속막의 반대쪽에도 에너지가 차 있으므로 에너지 밀도차가 없지만, 두개의 금속막을 매우 얇은 간격으로 벌려놓게 될 경우, 두 금속막의 사이는 금속막으로 좌우에서 들어오는 에너지흐름이 걸러지기 때문에, 에너지 밀도가 작아서, 그 밀도차로 인해 서로 달라붙는다. 라는 해석도 가능하다.

물론, 쌍생성-쌍소멸 해석법이 보다 자세하게 설명하는데다가, 결론적으로 쌍생성-쌍소멸 해석법이 보다 논리적으로 간단하고 적합하게 설명한다고 알려졌으므로, 오컴의 면도날 이론대로 그렇구나. 라고 알아두자.

STAR 실험팀이 반물질 헬륨4를 찾아냈다. 지금까지 발견된 반물질 중에서는 가장 무거운 것이라고.#

2011년에, 지구에서 1만km 상공에(사실상 우주) 반물질 띠가 존재한다는 사실이 밝혀졌다.

4 픽션에서 인용

픽션에선 주로 무기로 사용되는데, 물질 세계에서 가장 강력한 무기라는 것이 반물질이라는 것을 생각해보면 아이러니. 일단, 물질로 반물질을 막는다는 것은 삽질이니 가장 강력한 무기일 수 밖에 없다. 그렇기 때문에 반물질을 만들어내는 실제 연구에 대해서 '이러다 지구 멸망하는거 아니냐' 하는 우려를 보이는 이들도 있다. 열역학 제 1법칙에 따라 반물질을 만들기 위해 사용되는 에너지가 반물질로 만들 수 있는 에너지보다 크지만 이 에너지를 한 순간에 방출할 경우 굉장한 일률을 얻을 수 있으므로(지구 지표면 전체라든지) 충분히 지구 표면 전체를 완전히 엎어버리고 멸망시킬 수 있다. 단, 여기서 지구멸망을 지구의 소멸로 해석해선 안 된다. 블랙홀의 사건의 지평선 근처에서 일어나는 호킹 복사 같은 특수한 경우만 아니면 모든 상호작용은 물질을 +값, 반물질을 -값으로 계산한 것의 총 합은 항상 일정하다(쌍생성과 쌍소멸만 일어나지 어느 한쪽만 소멸되거나 생성되진 않으므로). 즉, 일단 지구에서 반물질을 만들면 그 만큼 지구에 같은 양의 물질이 생기므로 반물질을 만들어 지구의 질량을 소멸시키긴 힘들다는 이야기. 분해해버려서 소행성대로 만들어버리는 건 가능할수도 있다. SF 시대에는 반물질을 왕창 만들어 반물질은 무기로 쓰고 같이 생긴 물질은 산업 자원으로 쓰게 될 수도 있다.

핵조차도 압도하는 힘인지라 어지간한 먼치킨물에서조차 이걸 자유자재로 다루는 자는 보기 힘들다. 수소폭탄에 사용되는 수소와 대기중에서 두 번째로 흔한 기체인 산소의 분자량 차이는 16배. 질량이 16배이므로 폭발력도 16배라는 소리가 된다. 고작 수소폭탄의 16배밖에 되지 않는 위력일 리가 없다. 수소폭탄은 수소 핵융합 반응을 이용하는 것으로, 이 과정에서 손실되는 질량의 크기는 넣어준 수소의 질량의 0.71%에 불과하다.

이 때문에 반물질을 '만들어서' 사용하는 것은 상당히 비효율적이다. 반물질의 형태로 에너지를 저장하는 것도 보관에 드는 에너지를 고려하면 효율이 낮다. 아마도 에반게리온 사도들한테 쥐약인 물질일거다. 말그대로 자신과 반대되는 물질이면 무조건 쌍소멸하기 때문

  • 미드 엑스파일에선 사고로 인해 반물질 인간이 된 남자가 실수로 사람들을 소멸시키는 에피소드가 있다. 사고에서 살아남아서 여자친구를 만나러 갔더니 여자친구가 그림자에 닿았더니 소멸되고 친구를 만나러 호텔에 갔는데 실수로 세일즈맨 하나를 소멸시킨다. 나중에는 멀더와 스컬리한테 발견되는데 멀더가 불빛을 쏘지 않았으면 스컬리가 그림자에 발을 들어놓아 소멸될뻔 했다.제 12사도 레리엘? 물론 알다시피 실제로 지구에서 반물질 인간이 생기면 그 즉시 근처의 흙과 공기따위와 쌍소멸해서 차르 봄바 따위로 만드는 폭발을 일으키게 된다.
  • 겁스에서는 TL11 이상의 기술력에서 반물질 발전이 인류의 동력원으로 쓰인다. 흔히 말하는 "SF 기술력"이 TL10이고, 이 TL10이 이미 레일건개인화기와 핵융합 발전, 동력장갑복과 완전 자동화 공장, 마이크로머신 등등이 생활화된 무지막지한 기술력이다. 이 기술력에서 한 단계를 더 발전해야[8] 반물질 발전을 할 수 있는 기술력을 얻게 되는 것. 아참, 앞에서 마이크로머신을 말했는데, 이게 우리가 생각하는 나노머신의 이미지를 상당수 포함하고 있다. 겁스에서 "진짜" 나노머신은 바로 반물질 발전이 가능해지는 TL인 TL11에 나오는데, 여기서 말하는 나노머신은 화학 스케일에서 작동하는 수준의 기계를 말한다. 그러니까 효소나 바이러스를, 그리고 현생 생물체와는 전혀 다른 생화학적 기전으로 '작동'하는 생물체를 인간이 만들 수 있는 기술력이 TL11이라고 보면 된다.
  • DC코믹스에서는 아예 반물질로 이뤄진 반물질 우주(Antimatter universe)가 있으며, 이곳의 지배자인 초강력 악당 안티 모니터는 반물질을 구사한다.
  • 디지몬 시리즈에 등장하는 황제드라몬의 필살기인 포지트론 레이저는 레이저로 표적까지 존재하는 공기 분자를 치운 후에 그 안으로 양전자 광선을 쏘는 기술이고(이름뿐일지도 모르지만),에이션트볼케몬의 필살기 수퍼 노바는 대놓고 반물질을 발사하여 소형 빅뱅급 폭발을 일으킨다고 한다.
  • 단칸방의 침략자!?에서는 1권에서 지구를 소멸시킬 뻔 했다. 잘못했으면 은하계도 사라졌을지도?
  • 로보트 킹 우주의 전사편에는 "지부탄"이라는 천연 반물질이 등장한다. 전 우주에서도 보기 드문, 광석 상태로 존재하는 반물질이란 설정. 다만 좀 이상한 것이, 물질과 지부탄이 접촉할 경우 양자가 같은 질량만큼 소멸하지만 에너지가 별로 생성되지 않는다. 그냥 광자(빛)가 좀 발생하는 정도다. 아무튼 물질을 소멸시키므로 무서운 무기로 악용될 가능성이 높으며, 실제로 고박사가 지부탄을 미립자 상태로 발사하는 지부탄 발사기라는 무기를 만들어 실전에 사용했다.
  • 성계 시리즈에서 우주선의 연료와 무기로 쓰고 있다.
  • 김정률의 소드 엠페러에서 마젤란 인들이 워프하기 위해서는 자연의 기 사이오닉 에너지와 이것이 필요하다.
  • 슈프림 커맨더에선 몇몇 유닛과 방어 건물의 무기로 쓰인다.
  • 스타크래프트에서는 스카웃의 원시적인 투사체반물질 미사일로 등장한다. 이름대로 위력은 발군이다.라지만, 실제 반물질치고는 위력이 약하다. 아주 미량인가보지 그런데 정작 스카웃은 다른 이유로 인해 잉여취급받고 있다.(안습) 그야 그 비싼 반물질을 뿌려대니 먹튀소리를 듣지. 예산때문인지 기총도 구질구질하다. 미사일 만능주의?
  • 스타 트렉에선 우주선의 워프 엔진의 연료로 쓰고 있다. 워프 엔진의 핵심인 워프 코어(Warp Core)는 물질/반물질의 쌍소멸로 에너지를 공급한다. 반물질이 새나가면 끝장이기 때문에 워프 코어 전체에는 반물질과 외부 충격을 막는 차단막(Containment Field)이 쳐져있고, 워프 코어가 손상되면 코어가 터지기 전에 배출해야 우주선을 살릴 수 있다. 이 사태는 흔히 Warp Core Breach라 부른다.
  • 신비한 바다의 나디아에서는 네모 선장이 쟝(장 로크 라르티그)에게 수소와 반수소를 반응시켜 나오는 에너지의 10%를 노틸러스호의 동력으로 쓴다고 언급했다.
  • 신세기 에반게리온에서도 포지트론 라이플의 형태로 나오는 듯.[9]
  • 영화 아바타에서는 석유, 석탄은 물론이고 우라늄과 플루토늄마저 바닥난 지구가, 반물질 에너지를 새로운 동력원으로 삼는다. 이를 보관하고 운반하기 위해서 꼭 필요한 상온 초전도체인 광석 언옵테이늄[10]이 우연하게도 판도라에 아주 많이 존재해서 그것을 채굴하기 위해 마찬가지로 반물질 기술을 원료를 사용하여 광속의 70%까지 가속할 수 있는 왕복 10년의 성간 우주선 벤처 스타[11]를 보내는 설정이다.
  • ARMS에서는 자바워크가 가지고 있는 최강의 무장으로 몇밀리그램도 안모인 반물질로 도시급 공간을 궤멸시킬정도. 심지어 작중에서는 이녀석 주먹만한 질량을 반물질로 만들면 지구멸망이다.
  • 오게임의 행성간 공격 미사일 IPM도 반물질 폭탄으로, 반물질 탄두가 목표한 만큼의 방어시설을 향해 유도되어 폭발, 방어시설을 복구불능 상태로 완파해 놓는다는 설정이다.
  • 우주를 달리는 소녀의 브레인 콜로니 레오팔드는 반물질포인 소울 샤우트를 사용한다.
  • 우주삼총사의 한 에피소드에서는 반물질을 에너지원으로 활용하기 위해 연구중인 연구소에 극단적 반대파들이 테러를 저질러 반물질로가 터졌다. 다행히 반물질이 반응해 에너지를 내지는(=폭 to the 발) 않았고, 그냥 곱게(?) 물질만 소멸시키고 있었다. 어찌어찌 반물질을 소멸시키는데 성공은 했지만...;
  • 울트라맨 가이아에서는 반물질로 이루어진 괴수와 싸우는 에피소드가 있었는데 이 괴수를 쓰러트리기 위해선 괴수가 생성해낸 반물질 필드속에 들어가야만 하기 때문에 울트라맨 가이아와 울트라맨 아굴이 힘을 합쳐 가이아의 몸을 반물질로 바꾼 후 가이아가 반물질 필드 속에 들어가서 괴수와 싸웠다. 이후 괴수를 물리치는데는 성공했지만 다시 원래대로 돌아가기 위해선 아굴의 도움이 필요한데 이 당시의 가이아와 아굴은 서로 신나게 대립중인 상태(반물질 괴수를 해치우기 위해 임시로 협력중)였기 때문에 아굴이 도와주지 않으면 가이아는 꼼짝없이 다신 원래 세계로 돌아오지 못할 뻔 했다. 다행히 아굴이 약속대로 원상태로 돌려놔준 덕분에 가이아는 무사히 귀환할 수 있었다.
  • 울펜슈타인에서는 나치 독일이 이미 개발한 무기로 나온다. 대충 콤바인 엘리트 솔져의 AR2가 사용하는 '코어'랑 비슷한 성질의 무기.
  • 이그젝션에서는 반물질을 동력으로 막대한 에너지를 얻을 수 있으며, 막대한 반물질이 담긴 기관을 트리플 엑스(XXX)급이라고 칭한다. 이 기관을 이용해 만들어진 거대로봇의 이름인 Exaxxion은 XXX에 각인을 새로 새겨 eXaXXion으로 고쳐 만들어진 것.
  • EVE 온라인에서는 하이브리드 터렛의 탄환인 반물질탄이 등장한다. 다른 탄종에 비해 가장 사거리가 짧으면서 대미지는 가장 높다.
  • 80년대 명작 SF만화인 2001야화에서는 태양계 제 10의 행성[12]으로 발견된 '마왕성(루시퍼)'가 반물질로 이루어진것으로 나온다.[13] 이것 덕분에 막대한 에너지 공급이 가능해져 초공간 비행(워프) 기술 개발이 가능해지고, 인류는 심우주로 진출하는 계기를 맞는다.
  • 전설거신 이데온의 지구측 전함 솔로쉽은 아공간 드라이브를 걸 때마다 필요한 에너지를 얻기 위해 반물질 엔진을 가동시킨다.
  • 천사와 악마에선 전자기장을 이용해 띄우는 방법으로 보관에 성공, 교황청을 위협하는 첨단폭탄으로 나온다.[14]
  • 죽어버린 별의 넋두리에서는 인공지능인 유토피아가 최후의 수단으로 반물질 폭탄을 사용한다.
  • 총몽 라스트 오더에 등장하는 최강캐 젝카의 최종 필살권인 도룡파골은 주먹에 반물질을 실어 두들기는 권이다. 그것도 80만Km 밖에서 터졌는데도 밤 하늘에 해가 뜬걸로 착각할 정도의 위력을 가지고 있다. 그의 라이벌인 돈파의 경우 블랙홀 펀치를 사용한다. 정확히는 블랙홀을 열고 거기서 Jet가 발사된다.
  • 쿠키 클리커에서는 반물질을 응축해서 쿠키(!)로 만든다
  • 토탈 어나이얼레이션에 등장하는 작중 실탄(무유도 로켓, 미사일, 탄도미사일(스타더스트 미사일)의 탄두는 모조리 반물질 탄두다.[15] 핵미사일 빼고. 유닛 및 건물 수리가 파손된 곳에 나노로봇을 투입하는 나노 레이팅 설정을 감안하면 "물질-반물질"이 만나 소멸한 자리를 메꾼다는 면에서 아귀가 맞는 설정일지도.
  • 프린지 시즌 4에서는 미래에서 월터 비숍이 구 매시브다이나믹을 없애는데 반물질을 썼다. 그런데 묘사가 좀 이상하다.[16]
  • F.E.A.R.에서는 반물질을 이용한 저격총이 하나 나온다. 위력이 매우 절륜해서 중장갑급 적이 아니면 한방에 골로 가고, 희생자는 말 그대로 뼈와 살이 분리된다. 하지만 후속작부터 이런 무기는 나오지 않고 있다.
  • 헤일로 시리즈에서는 코버넌트가 폭탄 형태로 가지고 있으며 적함이나 구조물에 침투해 폭파시키는 전술용 무기로 사용한다.
  • 극흑의 브륜힐데에서 후지사키 마코가 반물질을 생성해내 공격하는 능력을 지닌다.
  • 신의 탑에서 공방 기술로 만들어진 자왕난의 반물질 폭탄. 시동무기인 카사노와 호량의 폭주에 대비해 소피아 선생이 만든 억제책으로 살아있는 악마인 카사노에게 상처를 입힌다. 호량이 카사노에게 악마를 빼앗기고 의식이 돌아오지 않자, 그를 살리기위해 왕난에게 제조법을 알려준다. 사용자인 자왕난도 만질수록 몸이 망가진다고.
  • 암살교실의 촉수(암살교실)는 반물질을 주입한 생명체의 생체조직이 변이되면서 만들어진 것이다. 반물질 에너지가 끊임없이 생성되면서 그것을 원동력으로 쓰기 때문에 사용자는 막강한 힘을 얻는다.
  • 포켓몬스터의 4세대 전설의 포켓몬중 하나인 기라티나가 이것을 다룰 수 있다. 밑에 있는 놈과는 전혀 연관이 없다.
  • 포켓몬스터의 링곰은 반물질 세계를 관장한다고 카더라.[17]
  • 워프레임의 캐릭터노바는 반물질을 생성, 운용한다. 닿으면 폭발하는 반물질 덩어리를 날리거나 먼 거리를 빠르게 이동시켜주는 웜홀을 열고, 적들을 반물질로 덮어버려 행동을 느리게 만들고 스쳐도 폭발하는 상태로 만들어버린다.
  • Warhammer 40,000의 네크론이 사용하는 파티클 웨폰. 반물질 소립자를 뭉쳐 빔 형태로 투사한다고 하며, 대형 차량의 주포 혹은 함포로 사용되는 파티클 휩은 빔이 궤적을 남기며 곡사로 날아가는 모습이 채찍처럼 보여 그런 이름이 붙었다고. 문제는 이게 보병사양도 존재하며, 주력 폭격기는 이걸 공처럼 말아서 던진다. 초대형 파티클 휩은 네크론의 주력 전함인 캐런급 무덤함의 주포로도 사용되는데, 배틀플릿 고딕 룰북에서 설명된 내용으로 타겟의 우현-좌현-중앙에 데미지를 자율적으로 분할시켜 꽂아넣는 것이 가능한 걸 보면 빔 궤적에도 반물질이 잔류하여 피해를 입히는 듯 하다. 이름처럼 정말 채찍에 가깝다. 게다가 운 좋게 제대로 정타를 꽂아넣을 경우[18] 적함의 쉴드고 나발이고 죄다 무시하고 직격한다. 더 무서운 사실은, 인류제국 함대의 방어막 '보이드 쉴드'는 이름처럼 적탄을 아공간으로 전이시켜 피격을 회피하는 방식인데, 이걸 무시하는걸 보면 그 화력은 정말 초월적인 수준이다.
  1. ↑ 예를 들면 전하량. 전자의 전하량이 -1이라면, 반물질인 양전자는 전하량이 +1이다.
  2. ↑ 붙어서 본 모습이 사라진다는 점에서 비슷한 면이 있다. 수소 원자 네개가 핵융합하면 헬륨이 생성되며, 남는 질량만큼이 에너지로 변한다. 별들이 빛을 내는 원리와 수소폭탄이 원자폭탄과는 규모면에서 비교가 되지 않는 이유가 이것.
  3. ↑ 상식 수준에서는 저렇게 이해해도 되지만, 정확하게는 광자의 운동량은 [math]h \over \lambda[/math]로, 항상 0이 아니기 때문에 광자가 둘 나와야 한다. 세 방향으로 광자 3개가 나와도 되지 않느냐? 라는 질문에 대해서는 추가바람.
  4. ↑ 질량의 430억배로 1g의 경우 TNT 43,000톤의 폭발력을 가진다.
  5. ↑ 2kg의 반물질이 쌍소멸하면 이론적으로 43Mt에 육박하는 에너지를 가진다고 한다. 이는 차르봄바와 동급이다.
  6. ↑ 예로 리처드 파인만은 반입자가 과거로 역행하는 입자라고 설명한다. 어느쪽이던 수학적으로는 문제가 안된다. Richard P. Feynman,'QED',princeton university press,2006 참고.
  7. ↑ 이에 대해서는 불확정성 원리에서 이미 진공의 에너지가 0이 아니라는 것을 알 수 있었다. 쌍생성-쌍소멸 과정으로 인한 것이라고 확인한 것 뿐.
  8. ↑ 겁스에서는 TL 한 단계의 발전마저 이전 TL에서는 상상도 하기 힘든 장비가 등장하는 것을 의미한다. 바로 직전 TL인 TL7과 현대 TL인 TL8의 차이로 예거하자면, 1960년대 기술력과 2010년대 기술력 정도의 차이가 한 단계 TL의 차이인 것이다.
  9. ↑ 과학적 오류를 일부 가지고 있는 에반게리온 TV판치고는 포지트론 라이플 설정이 의외로 잘 되어 있다. 이것은 신극장판에서도 그러하다. 포지트론, 즉 양전자(반전자)를 빔으로 발사하면, 경로 상의 대기 중에 입자들과 만나서 쌍소멸을 하게 된다. 그래서 경로 밖의 시점에서도 포지트론빔이 지나가는 밝은 빛이 보이는 것이다.(빛/전자기파인 레이저나 빔이 발사되는 것라면 중간에 산란되지 않는 한 절대 눈에 보이지 않는다. 왜냐하면 눈은 빛을 보는 것이고, 레이저나 빔은 눈을 향해서 날라간 것이 아니기 때문이다.) 의외로 희박한 공기 중의 전자를 모두 쌍소멸 시키고도 남는 양전자가 발사되는 셈이다. 뭐, 일본전역의 전력을 다 끌어쓴다고 하니, 당연한 것. 또한 TV판 야시마작전에서 상대 사도가 발사한 것도 밝게 보이고, 진행속도가 포지트론빔과 비슷한 점, 서로 만났을 때 경로가 휘는 점에서 저쪽도 포지트론빔이다. 다면, 서로 만나면 휘었다가 다시 진행하는 것이 아니라, 휜 방향으로 서로 튕겨나야만 한다.(이부분이 과학적오류) 신극장판 '서'의 야시마작전은 이런 문제를 해결하는 것과 동시에 보다 극적인 연출을 위해서 상대 사도는 레이저로 바뀌었다. 그래서 발사 즉시 바로 산을 뚥고, 빛이 눈에 잘 뛰지 않는 대신 중간에 산란된 빛이 살짝 보이는 것으로 나오고, 포지트론과 겹쳐도 서로 간섭하지 않는다는 맞는 설정을 보여주었다. 하전입자가 어째 서로 반발하지 않고 잘 뭉쳐(?)다니는 건 일단 무시하자(음극관을 생각해보자)
  10. ↑ 물론 실존할 가능성이 낮은 설정이다. 이미 20세기 초반의 기술력만으로도 방사능 붕괴를 하지 않는 원자량이 낮은 모든 원소가 다 밝혀졌다. 즉 미래 기술을 통해서 지금까지 전혀 알려진 적이 없는 원소를 발견했다면 현재의 원소들보다 훨씬 무거워야 하는데, 대부분의 무거운 원소들은 거시적인 크기로 존재할 수 없을 정도로 빠르게 방사능 붕괴할 것이다. 그러나 원자번호가 상당히 크면서도 안정적인 원소가 존재할 수 있다는 예상도 있으며 이러한 원소를 흔히 초중핵종이라고 부른다.(다만 그런 원소를 만들어낼 방법이 없어서 정말 그런 원소들이 안정적일 것인지 현재로서는 확인은 불가능하다.) 또한 언옵테이늄은 설정상 원소가 아니라 화합물이다.
  11. ↑ RDA에서 운행하는 이러한 성간 우주선은 총 12대가 있다고 한다.
  12. ↑ 이 것이 그려졌을때는 명왕성이 제외되기 이전이였으니...
  13. ↑ 여기서도 위에 나온 반물질 vs 물질의 다툼으로 우주가 만들어 졌다는 설이 등장하는데 설명하는 중에 실락원이 인용된다.
  14. ↑ 안티양성자나 안티전자(양전자, 포지트론)이라면, 자기장 내부에 로렌츠힘을 주어서, 계속 같은 궤도를 맴돌게 하여 보관하는 것이 가능하다. 직접 입자인 용기에 닿지도 않고, 이 자기장 속에서만 도는 것이다. 다만, 지구자전/공전, 미미한 지자기변화, 궤도의 오차, 용기의 직접 운반 등으로, 완벽한 궤도를 유지할 수가 없기 때문에 시시각각 자기장을 바꿔서 궤도를 수정해 줘야만 한다. 광속의 수 퍼센트에 달하는 이런 반전하를 이렇게 자기장으로 제어한다는 것은 쉬운 일이 아니다. 비슷한 원리를 이용하는 입자가속기의 경우는 덩치도 크겠지만, 입자의 개수에 따른 확률로 얻으면 그만이지만, 반전하를 만드는 것이 아니라, 이미 있는 양을 가두는 것만 해야 하는 용기 및 폭탄이라면, 엄청나게 정확하고 빠른 궤도 수정이 아니면, 시간이 지날수록 반전하가 점점 소진되고 말 것이다. 중력에 대응해서 물질을 공중에 띄워서 좌표를 고정하는 용기를 몇 년 전에 개발/성공시켰는데, 이 장비의 크기가 실로 크다.
  15. ↑ 플라즈마 캐논은 에너지를 소모하는 에너지 병기다.에너지 머신건과 레이저 또한 마찬가지.
  16. ↑ 원래는 빛을 뿜으며 폭발을 일으켜야 정상이지만 여기선 그냥 건물이 소멸되어버린다.반광자도 함께 쏘나보지. 반광자는 광자랑 똑같은데...
  17. ↑ 링곰 항목 참고. 단순한 오역이다...
  18. ↑ 주사위 눈이 6이 나왔을 경우다.