Tehnologia de reacție antimaterie ar putea funcționa?

Nava stelară Enterprise, familiar fanilor seriei "Star Trek", se presupune că folosește o tehnologie incredibilă numită unitate de urzeală, o sursă de putere sofisticată care are antimaterie la inima sa. Se presupune că Antimateria produce toată energia necesară echipajului navei pentru a-și croi calea în jurul galaxiei și a avea aventuri. Desigur, o astfel de centrală electrică este opera de știință-ficțiune.

Cu toate acestea, pare atât de util, încât oamenii se întreabă adesea dacă un concept care implică antimaterie ar putea fi folosit pentru a alimenta nave spațiale interstelare. Se dovedește că știința este destul de temeinică, dar unele obstacole stau cu siguranță în modul de a transforma o astfel de sursă de putere de vis într-o realitate utilizabilă.

Sursa puterii Enterprise este o reacție simplă prevăzută de fizică. Materia este „chestia” stelelor, planetelor și a noastră. Este format din electroni, protoni și neutroni.

Antimateria este opusul materiei, un fel de materie „oglindă”. Este compus din particule care sunt, individual, antiparticule ale diferitelor blocuri de construcție ale

Natura creează antiparticule, doar nu în cantități mari. Antiparticulele sunt create în procese naturale, precum și prin mijloace experimentale, cum ar fi în acceleratoarele de particule mari, în coliziuni cu energie mare. Lucrări recente au descoperit că antimateria este creată în mod natural deasupra norilor de furtună, primul mijloc prin care este produs în mod natural pe Pământ și în atmosfera sa.

În caz contrar, este nevoie de cantități masive de căldură și energie pentru a crea antimaterie, cum ar fi în timpul supernovele sau în interior stele cu secvență principală, cum ar fi soarele. Nu suntem în niciun caz aproape de a putea imita acele tipuri masive de instalații de fuziune.

În teorie, materia și echivalentul ei antimaterial sunt reunite și imediat, după cum sugerează și numele, se anihilează reciproc, eliberând energie. Cum ar fi structurată o astfel de centrală electrică?

În primul rând, ar trebui să fie foarte atent construită din cauza cantităților uriașe de energie implicate. Antimateria ar fi conținută separat de materia normală prin câmpuri magnetice, astfel încât să nu aibă loc reacții nedorite. Apoi, energia ar fi extrasă în același mod în care reactoarele nucleare captează energia termică cheltuită și lumina din reacțiile de fisiune.

Reactoarele antimaterie ar fi ordinele de mărime mai eficiente la producerea de energie decât fuziunea, următorul cel mai bun mecanism de reacție. Cu toate acestea, încă nu este posibilă captarea completă a energiei eliberate dintr-un eveniment antimaterie. O cantitate semnificativă a producției este îndepărtată de neutrini, particule aproape fără masă care interacționează astfel slab cu materia pe care sunt aproape imposibil de capturat, cel puțin în scopul extragerii energie.

Îngrijorările legate de captarea energiei nu sunt la fel de importante ca sarcina de a obține suficientă antimaterie pentru a face treaba. În primul rând, trebuie să avem suficientă antimaterie. Aceasta este dificultatea majoră: obținerea unei cantități semnificative de antimaterie pentru a susține un reactor. În timp ce oamenii de știință au creat cantități mici de antimaterie, variind de la pozitroni, antiprotone, anti-hidrogen atomi, și chiar câțiva atomi anti-heliu, nu au fost în cantități semnificative pentru a alimenta mare parte orice.

Dacă inginerii ar fi să adune toată antimateria care a fost creată vreodată artificial, atunci când a fost combinată cu o materie normală, nu ar fi suficient decât să aprindem un bec standard pentru mai mult de câțiva minute.

În plus, costul ar fi incredibil de mare. Acceleratoarele de particule sunt costisitoare pentru a rula, chiar și pentru a produce o cantitate mică de antimaterie în coliziunile lor. În cel mai bun caz, ar fi generat de 25 de miliarde de dolari pentru a produce un gram de pozitroni. Cercetătorii de la CERN au subliniat că ar fi nevoie de 100 de miliarde de dolari și 100 de miliarde de ani de funcționare a acceleratorului lor pentru a produce un singur gram de antimaterie.

În mod clar, cel puțin cu tehnologia disponibilă în prezent, fabricarea obișnuită de antimaterie nu pare a fi promițătoare, ceea ce pune navele la îndemână pentru un timp. Cu toate acestea, NASA caută modalități de a capta antimaterie creată în mod natural, ceea ce ar putea fi o modalitate promițătoare de a genera nave spațiale în timp ce călătoresc prin galaxie.

Unde ar căuta oamenii de știință suficientă antimaterie pentru a face trucul? Van Allenradiație centurile - regiuni în formă de gogoșă de particule încărcate care înconjoară Pământul - conțin cantități semnificative de antiparticule. Acestea sunt create ca particule încărcate cu energie foarte mare din soare, interacționează cu câmpul magnetic al Pământului. Așadar, ar putea fi posibilă captarea acestei antimaterii și păstrarea acesteia în „sticle” de câmp magnetic până când o navă o poate folosi pentru propulsie.

De asemenea, prin descoperirea recentă a creării de antimaterie deasupra norilor de furtună, ar putea fi posibilă captarea unor particule pentru utilizările noastre. Cu toate acestea, deoarece reacțiile apar în atmosfera noastră, antimateria va interacționa inevitabil cu materia normală și se va anihila, probabil înainte de a avea șansa de a o captura.

Așadar, deși ar fi încă destul de scump și tehnicile de captare rămân în studiu, s-ar putea să fie posibil într-o zi pentru a dezvolta o tehnologie care ar putea colecta antimaterie din spațiul din jurul nostru cu un cost mai mic decât crearea artificială Pământ.

Pe măsură ce tehnologia avansează și începem să înțelegem mai bine cum se creează antimateria, oamenii de știință pot începe să dezvolte modalități de captare a particulelor evazive care sunt create în mod natural. Așadar, nu este imposibil ca într-o zi să avem surse de energie ca cele descrise în science fiction.

-Editat și actualizat de Carolyn Collins Petersen