Működhet-e az anyag-antianyag-reaktor technológia?

A csillaghajó vállalkozás, A "Star Trek" sorozat rajongói számára ismert, hihetetlenül úgynevezett technológiát használ térhajtómű, egy kifinomult energiaforrás, amelynek szívében antianyag van. Az antianyag állítólag minden olyan energiát előállít, amelyre a hajó legénységének szüksége van, hogy körülvegye a galaxist, és élvezze kalandjait. Természetesen egy ilyen erőmű a tudományos fantasztikus mű.

Olyan hasznosnak tűnik azonban, hogy az emberek gyakran azon töprengenek, vajon az antianyagot magában foglaló koncepció használható-e csillagközi űrhajók hajtására. Kiderült, hogy a tudomány meglehetősen megalapozott, ám néhány akadály akadálya annak, hogy egy ilyen álomforrást használható valósággá tegyék.

A vállalati erő forrása egy egyszerű reakció, amelyet a fizika előre jelez. Az anyag a csillagok, a bolygók és a mi "cucc". Elektronokból, protonokból és neutronokból áll.

Az antianyag az anyag ellentéte, egyfajta "tükör" anyag. Részecskékből áll, amelyek külön-külön a különböző építőelemek részecskéi

A természet valóban részecskéket hoz létre, csak nem nagy mennyiségben. Az antirészecskéket a természetben előforduló folyamatokban, valamint kísérleti eszközökkel, például nagy részecskegyorsítókkal, nagy energiájú ütközésekkel hozzák létre. A legújabb kutatások azt mutatták, hogy az antianyag természetesen a viharfelhők felett jön létre, ez az első módszer, amellyel természetesen előállíthatók a Földön és a légkörben.

Ellenkező esetben hatalmas mennyiségű hőre és energiára van szükség az antianyag létrehozásához, például a közben szupernóvák vagy belül fő sorrendű csillagok, például a nap. A közelmúltban nem vagyunk képesek emulálni ezeket a hatalmas típusú fúziós növényeket.

Az elméletben az anyagot és annak antianyag-egyenértékét összehozzák és azonnal, ahogy a neve is sugallja, megsemmisítik egymást, felszabadítva az energiát. Hogyan lehet felépíteni egy ilyen erőművet?

Először is, nagyon óvatosan kellene felépíteni, mivel a hatalmas mennyiségű energia szükséges. Az antianyagot a normál anyagtól elkülönítve, mágneses terek fogják elhelyezni úgy, hogy ne lépjen fel nem kívánt reakció. Az energiát ezután nagyjából ugyanúgy nyerik ki, mint a nukleáris reaktorok a hasadási reakciók során felhasznált hő- és fényenergiát.

Az anyag-antianyag-reaktorok nagyságrenddel nagyobb hatékonysággal bírnak energia előállítására, mint a fúzió, a következő legjobb reakciómechanizmus. Ugyanakkor még mindig nem lehetséges az anyag-antianyag eseményekből felszabadult energia teljes körű felvétele. A kibocsátás jelentős részét a neutrinók, szinte tömeg nélküli részecskék szállítják, amelyek így kölcsönhatásba lépnek gyengén az anyaggal, amelyet majdnem lehetetlen elfogni, legalábbis kinyerés céljából energia.

Az energia felvételével kapcsolatos aggodalmak nem annyira fontosak, mint a feladat, hogy elegendő antianyag legyen a munka elvégzéséhez. Először is elegendő antianyag szükséges. Ez a legnagyobb nehézség: jelentős mennyiségű antianyag beszerzése a reaktor fenntartásához. Míg a tudósok kis mennyiségű antianyagot hoztak létre, kezdve a pozitronokat, az antiprotonekat és az anti-hidrogént atomok, sőt néhány anti-hélium atom sem voltak elegendő mennyiségben ahhoz, hogy nagy mennyiségű hatalommal rendelkezzenek bármi.

Ha a mérnökök összegyűjtik az összes antisztatikumot, amelyet valaha mesterségesen teremtettek normál anyag esetén alig lenne elég egy szabványos izzó begyújtására néhánynál többnél percek.

Ezenkívül hihetetlenül magas lenne a költség. A részecskegyorsítók költségesek futtatni, még azért is, hogy ütközéseik során kis mennyiségű antianyagot hozzanak létre. A legjobb esetben egy gramm pozitron előállítása 25 milliárd dollárba kerülne. A CERN kutatói rámutattak, hogy 100 kvadrillió dollár és 100 milliárd év futtatása szükséges a gázpedál elõállításához, hogy egy gramm antimattermék elõálljon.

Nyilvánvaló, hogy legalább a jelenleg elérhető technológiával az antianyagok rendszeres előállítása nem tűnik ígéretesnek, ami egy időre kiszűri a csillaghajókat. A NASA azonban keresi a természetesen létrejövő antianyagok elfogásának módjait, amelyek ígéretes útmutatást jelentenek az űrhajók hatalmához, a galaxison keresztül haladva.

Hol keresnének a tudósok elegendő antianyagot a trükk elvégzéséhez? Az Van Allensugárzás Az övek - a töltött részecskék fánk alakú régiói, amelyek körülveszik a Földet - jelentős mennyiségű részecskéket tartalmaznak. Ezeket úgy hozták létre, hogy a Napból származó nagyon nagy energiájú töltésű részecskék kölcsönhatásba lépnek a Föld mágneses mezőjével. Tehát előfordulhat, hogy elfoghatja ezt az antianyagot, és őrizheti meg mágneses mezőben lévő "palackokban" mindaddig, amíg egy hajó meg nem tudja hajtani.

Ezenkívül a viharfelhők felett a közelmúltban felfedezett antianyag-létrehozás is lehetséges lehet, hogy ezeknek a részecskéknek a felhasználására felhasználhatóak. Mivel azonban a reakciók a légkörünkben fordulnak elő, az antianyag elkerülhetetlenül kölcsönhatásba lép a normál anyaggal és megsemmisül, valószínűleg mielőtt elkapnánk lehetőséget.

Tehát, bár ez még mindig meglehetősen drága lenne, és a fogási technikák továbbra is tanulmányozottak vannak, lehetséges, hogy valamikor olyan technológiát fejleszteni, amely képes az antianyagot a körülöttünk lévő térből kevesebb költséggel gyűjteni, mint a mesterséges alkotás Föld.

A technológia fejlődésével és egyre jobban megértjük, hogy miként alakul ki az antianyag. A tudósok elkezdenek kidolgozni módszereket a természetes módon létrejövő megfoghatatlan részecskék befogására. Tehát nem lehetetlen, hogy egy nap olyan energiaforrással rendelkeznénk, mint amilyet a tudományos fantasztikus kép ábrázol.

- Szerkesztette és frissítette Carolyn Collins Petersen