Может ли технология реактора Материя-Антивещество работать?

Корабль "Энтерпрайз", знакомый поклонникам сериала «Звездный путь», предполагается использовать невероятную технологию под названием деформировать диск, сложный источник питания, в основе которого лежит антивещество. Предположительно, антивещество производит всю энергию, которая нужна экипажу корабля, чтобы обойти галактику и приключения. Естественно, такая электростанция является произведение научной фантастики.

Тем не менее, это кажется настолько полезным, что люди часто задаются вопросом, можно ли использовать концепцию антиматерии для питания межзвездного космического корабля. Оказывается, наука вполне обоснована, но некоторые препятствия определенно стоят на пути превращения такого источника энергии мечты в полезную реальность.

Источником силы Предприятия является простая реакция, предсказанная физикой. Материя - это «материал» звезд, планет и нас. Он состоит из электронов, протонов и нейтронов.

Антиматерия - это противоположность материи, своего рода «зеркальная» материя. Он состоит из частиц, которые по отдельности являются античастицами различных строительных блоков

Природа создает античастицы, но не в больших количествах. Античастицы создаются в естественных процессах, а также с помощью экспериментальных средств, таких как ускорители крупных частиц в высокоэнергетических столкновениях. Недавние работы показали, что антивещество создается естественным образом над грозовыми облаками, первым средством, с помощью которого оно естественным образом производится на Земле и в ее атмосфере.

В противном случае требуется огромное количество тепла и энергии для создания антивещества, например, во время сверхновые или внутри звезды главной последовательноститакие как солнце. Мы далеко не в состоянии подражать этим огромным типам термоядерных установок.

Теоретически, материя и ее эквивалент антивещества объединяются и немедленно, как следует из названия, уничтожают друг друга, высвобождая энергию. Как будет построена такая электростанция?

Во-первых, он должен быть очень тщательно построен из-за огромного количества энергии. Антивещество будет содержаться отдельно от обычного вещества магнитными полями, чтобы не было никаких непредвиденных реакций. Затем энергия будет извлекаться практически так же, как ядерные реакторы улавливают израсходованную энергию тепла и света из реакций деления.

Реакторы вещества-антивещества будут на порядок эффективнее производить энергию, чем синтез, следующий лучший механизм реакции. Тем не менее, все еще невозможно полностью уловить высвобожденную энергию из события материи-антивещества. Значительное количество продукции уносится нейтрино, почти безмассовыми частицами, которые взаимодействуют так слабо с тем, что их почти невозможно захватить, по крайней мере, в целях извлечения энергия.

Опасения по поводу захвата энергии не так важны, как задача получения достаточного количества антивещества для выполнения этой работы. Во-первых, нам нужно иметь достаточно антивещества. Это главная трудность: получение значительного количества антивещества для поддержания реактора. В то время как ученые создали небольшое количество антивещества, начиная от позитронов, антипротонов, антиводорода атомы, и даже несколько антигелиевых атомов, они не были в достаточно значительных количествах для питания большей части что-нибудь.

Если бы инженеры собирали все антивещества, которые когда-либо создавались искусственно, при их объединении с нормальным веществом вряд ли будет достаточно, чтобы зажечь стандартную лампочку для более чем нескольких минут.

Кроме того, стоимость будет невероятно высокой. Ускорители частиц дорогостоящие в работе, даже для производства небольшого количества антивещества в их столкновениях. В лучшем случае на производство одного грамма позитронов потребуется порядка 25 миллиардов долларов. Исследователи из ЦЕРНа отмечают, что для производства одного грамма антиматерии понадобится 100 миллиардов долларов и 100 миллиардов лет работы их ускорителя.

Понятно, что, по крайней мере, с технологией, доступной в настоящее время, регулярное производство антивещества не выглядит многообещающим, что делает космические корабли на некоторое время недоступными. Тем не менее, НАСА ищет способы захвата естественно созданной антивещества, которая может стать многообещающим способом питания космических кораблей, путешествующих по галактике.

Где ученые будут искать достаточно антиматерии, чтобы сделать трюк? Ван алленизлучение пояса - области в форме пончиков заряженных частиц, которые окружают Землю - содержат значительное количество античастиц. Они созданы, когда заряженные частицы очень высокой энергии от Солнца взаимодействуют с магнитным полем Земли. Таким образом, может быть возможно захватить эту антивещество и сохранить его в «бутылках» магнитного поля, пока корабль не сможет использовать его для движения.

Кроме того, с недавним открытием создания антивещества над грозовыми облаками, стало возможным захватить некоторые из этих частиц для нашего использования. Однако, поскольку реакции происходят в нашей атмосфере, антивещество неизбежно будет взаимодействовать с нормальной материей и аннигилировать, вероятно, до того, как у нас появится возможность ее захватить.

Так что, хотя это все еще будет довольно дорого, а методы поимки остаются в стадии изучения, возможно, когда-нибудь это станет возможным разработать технологию, которая могла бы собирать антивещество из пространства вокруг нас по цене меньше, чем искусственное создание на Земной шар.

По мере развития технологий, и мы начинаем лучше понимать, как создается антивещество, ученые могут начать разрабатывать способы захвата неуловимых частиц, которые созданы естественным путем. Так что не исключено, что когда-нибудь у нас будут источники энергии, подобные тем, которые изображены в научной фантастике.

-Отредактировано и обновлено Кэролин Коллинз Петерсен