Može li tehnologija anti-antimaterijskih reaktora djelovati?

Enterprise zvjezdanog broda, poznati fanovima serije "Zvjezdane staze", trebala bi koristiti nevjerojatnu tehnologiju zvanu warp pogon, sofisticirani izvor energije koji u svom srcu ima antimateriju. Antimaterija navodno proizvodi svu energiju koja je brodskom posadu potrebna da bi se prokrčio kroz galaksiju i upustio u avanture. Naravno, takva elektrana je ta djelo znanstvene fantastike.

Međutim, čini se toliko korisnim da se ljudi često pitaju bi li se pojam koji uključuje antimateriju mogao upotrijebiti za napajanje međuzvjezdanih svemirskih letjelica. Ispada da je znanost prilično zvučna, ali neke prepreke definitivno stoje na putu pretvaranja takvog izvora sna iz sna u korisnu stvarnost.

Izvor snage Enterprisea jednostavna je reakcija koju fizika predvidi. Materija su "stvari" zvijezda, planeta i nas. Sastoji se od elektrona, protona i neutrona.

Antimaterija je suprotnost materije, svojevrsna „zrcalna“ materija. Sastoji se od čestica koje su, pojedinačno, anti čestice različitih građevnih blokova

Priroda stvara antičestice, ali ne u velikim količinama. Antičestice se stvaraju u prirodnim procesima kao i eksperimentalnim sredstvima, poput velikih akceleratora čestica u sudarima s visokim energijama. Nedavnim radom utvrđeno je da je antimaterija stvorena prirodno iznad olujnih oblaka, prvo sredstvo kojim se prirodno proizvodi na Zemlji i u svojoj atmosferi.

Inače, za stvaranje antimaterije, kao što je tijekom, potrebno je ogromne količine topline i energije supernova ili iznutra zvijezde glavnog niza, kao što je sunce. Nismo ni blizu da oponašamo ove ogromne vrste postrojenja za fuziju.

U teoriji, materija i njezin antimaterijski ekvivalent se okupljaju i, kako samo ime kaže, uništavaju jedni druge, oslobađajući energiju. Kako bi se mogla izgraditi takva elektrana?

Prvo, to bi moralo biti vrlo pažljivo izgrađeno zbog ogromne količine energije. Antimaterija bi bila sadržana odvojena od normalne materije magnetskim poljem, tako da se ne bi dogodile nenamjerne reakcije. Energija bi se tada izvlačila na isti način na koji nuklearni reaktori uzimaju potrošenu toplinu i svjetlosnu energiju iz reakcija fisije.

Reaktori materije i antimaterije bili bi redoslijedi učinkovitiji u proizvodnji energije nego fuzija, sljedeći najbolji reakcijski mehanizam. Međutim, još uvijek nije moguće u potpunosti uhvatiti oslobođenu energiju iz stvarnih događaja. Značajnu količinu izlaza nose neutrini, gotovo bezmasne čestice koje tako djeluju slabo s materijom koju je gotovo nemoguće uhvatiti, barem u svrhu vađenja energija.

Zabrinutost oko hvatanja energije nije toliko bitna kao zadatak dobivanja dovoljno antimaterije da obavi posao. Prvo moramo imati dovoljno antimaterije. To je glavna poteškoća: nabaviti značajnu količinu antimaterije za održavanje reaktora. Dok su znanstvenici stvorili male količine antimaterije, u rasponu od positrona, antiprotona, anti-vodika atoma, pa čak i nekoliko atoma protiv helija, oni nisu imali dovoljno velike količine za napajanje bilo što.

Ako bi inženjeri prikupili sve antimaterije koje su ikada umjetno stvorene, u kombinaciji s normalnom materijom jedva bi bilo dovoljno upaliti standardnu ​​žarulju više od nekoliko min.

Nadalje, trošak bi bio nevjerojatno visok. Akceleratori čestica su skupi za pokretanje, čak i da se proizvede mala količina antimaterije u njihovim sudarima. U najboljem slučaju, koštalo bi oko 25 milijardi dolara za izradu jednog grama pozitrona. Istraživači iz CERN-a ističu da bi bilo potrebno 100 četriliona dolara i 100 milijardi godina da bi se pokrenuo njihov akcelerator za proizvodnju jednog grama antimaterije.

Jasno je da, barem s trenutno dostupnom tehnologijom, redovita proizvodnja antimaterije ne izgleda obećavajuće, zbog čega zvjezdani brodovi na neko vrijeme nisu dostupni. Međutim, NASA traži načine snimanja prirodno stvorene antimaterije, što bi mogao biti obećavajući način za napajanje svemirskih brodova dok putuju kroz galaksiju.

Gdje bi znanstvenici tražili dovoljno antimaterije da učine trik? Van Allenradijacija pojasevi - regije u obliku krafne nabijenih čestica koje okružuju Zemlju - sadrže značajne količine antičestica. One su stvorene kao visokoenergetske nabijene čestice sunca u interakciji sa Zemljinim magnetskim poljem. Tako da bi moglo biti moguće uhvatiti ovu antimateriju i sačuvati je u "bocama" magnetskog polja sve dok ju brod ne može upotrijebiti za pogon.

Također, nedavnim otkrićem stvaranja antimaterija iznad olujnih oblaka moglo bi se snimiti neke od tih čestica za našu upotrebu. Međutim, budući da se reakcije odvijaju u našoj atmosferi, antimaterija će neminovno utjecati na normalnu tvar i uništiti se, vjerojatno prije nego što je mi imamo priliku zahvatiti.

Iako bi to bilo prilično skupo, a tehnike hvatanja i dalje su proučavane, to bi moglo biti moguće jednog dana razviti tehnologiju koja bi mogla sakupljati antimaterije iz prostora oko nas po cijeni manjoj od umjetne kreacije Zemlja.

Kako tehnologija napreduje i počinjemo bolje razumijevati kako se stvara antimaterija, znanstvenici mogu početi razvijati načine snimanja neuhvatljivih čestica koje su prirodno stvorene. Dakle, nije nemoguće da bismo jednog dana mogli imati izvore energije poput onih prikazanih u znanstvenoj fantastici.

-Odredio i ažurirao Carolyn Collins Petersen