Madde-Karşımadde Reaktör Teknolojisi Çalışabilir mi?

Yıldız gemisi Enterprise, "Star Trek" serisinin hayranlarına aşina olan, çözgü tahrikikalbinde bir antimadde bulunan sofistike bir güç kaynağı. Antimadde, gemi mürettebatının galaksinin etrafında yolunu açmak ve maceralara sahip olmak için ihtiyaç duyduğu tüm enerjiyi üretir. Doğal olarak, böyle bir santral bilim kurgu çalışması.

Bununla birlikte, insanlar genellikle, yıldızlararası uzay aracına güç vermek için antimadde içeren bir kavramın kullanılıp kullanılamayacağını merak ediyorlar. Bilimin oldukça sağlam olduğu ortaya çıkıyor, ancak bazı engeller kesinlikle böyle bir rüya güç kaynağını kullanılabilir bir gerçekliğe dönüştürme yolunda duruyor.

İşletmenin gücünün kaynağı fizik tarafından öngörülen basit bir tepkidir. Madde yıldızların, gezegenlerin ve bizim "şeyleri" dir. Elektronlar, protonlar ve nötronlardan oluşur.

Karşımadde maddenin zıttı, bir tür “ayna” maddesidir. Bireysel olarak, çeşitli yapı taşlarının karşıt parçacıkları olan parçacıklardan oluşur. Önemli olmak

Doğa antipartiküller yaratır, sadece büyük miktarlarda değil. Antipartiküller, doğal olarak oluşan süreçlerde ve ayrıca yüksek enerjili çarpışmalarda büyük parçacık hızlandırıcılarda olduğu gibi deneysel yollarla oluşturulur. Son çalışmalar, antimaddenin doğal olarak fırtına bulutlarının üzerinde yaratıldığını, bunun ilk olarak Dünya'da ve atmosferinde doğal olarak üretildiğini buldu.

Aksi takdirde, antimadde oluşturmak için büyük miktarlarda ısı ve enerji gerekir. süpernovalar veya içeride ana dizi yıldızlarıgüneş gibi. Bu muazzam füzyon tesislerini taklit edemiyoruz.

Teoride, madde ve onun karşımadde eşdeğeri bir araya getirilir ve adından da anlaşılacağı gibi, birbirini yok eder, enerji salar. Böyle bir santral nasıl yapılandırılır?

İlk olarak, büyük miktarda enerji nedeniyle çok dikkatli bir şekilde inşa edilmesi gerekecektir. Antimadde, manyetik alanlarla normal maddeden ayrı olarak ihtiva edilir, böylece istenmeyen reaksiyonlar gerçekleşmez. Daha sonra enerji, nükleer reaktörlerin harcanan ısı ve ışık enerjisini fisyon reaksiyonlarından yakaladığı şekilde aynı şekilde çıkarılır.

Madde-antimadde reaktörler, enerji üretiminde bir sonraki en iyi reaksiyon mekanizması olan füzyondan daha verimli büyüklük emirleri olacaktır. Bununla birlikte, madde karşıtı bir olaydan salınan enerjiyi tam olarak yakalamak hala mümkün değildir. Çıktının önemli bir miktarı, etkileşime giren neredeyse kütlesiz parçacıklar olan nötrinolar tarafından taşınır. en azından ayıklama amacıyla, yakalanması neredeyse imkansız oldukları madde ile zayıf bir şekilde enerji.

Enerji yakalama konusundaki endişeler, işi yapmak için yeterli karşımadde alma görevi kadar önemli değildir. İlk olarak, yeterli antimadde almamız gerekir. En büyük zorluk bu: bir reaktörünü sürdürmek için önemli miktarda antimadde elde etmek. Bilim adamları pozitronlar, antiprotonlar, anti-hidrojen arasında değişen küçük miktarlarda antimadde yarattılar. atomlar ve hatta birkaç anti-helyum atomu, bunların çoğunu güçlendirecek kadar önemli miktarda olmamıştır. herhangi bir şey.

Mühendisler, bir araya getirildiklerinde yapay olarak yaratılmış olan tüm karşımaddeleri toplayacaklarsa normal madde ile standart bir ampulü birkaç taneden daha fazla yakmak için yeterli olmaz dakika.

Ayrıca, maliyet inanılmaz derecede yüksek olacaktır. Parçacık hızlandırıcıları, çarpışmalarında az miktarda antimadde üretmek için bile pahalıdır. En iyi senaryoda, bir gram pozitron üretmek 25 milyar dolarlık bir maliyete mal olur. CERN'deki araştırmacılar, tek bir gram antimadde üretmek için hızlandırıcılarını çalıştırmanın 100 katrilyon ve 100 milyar yıl alacağını belirtiyorlar.

Açıkçası, en azından şu anda mevcut olan teknoloji ile, antimaddenin düzenli üretimi umut verici görünmüyor, bu da yıldız gemilerini bir süre için erişilemez hale getiriyor. Bununla birlikte, NASA, galakside seyahat ederken uzay gemilerine güç vermenin umut verici bir yolu olabilecek doğal olarak oluşturulmuş antimaddeyi yakalamanın yollarını arıyor.

Bilim adamları hile yapmak için yeterli antimadde nerede ararlar? Van Allenradyasyon kayışlar -Dünya'yı çevreleyen yüklü parçacıkların halka şekilli bölgeleri- önemli miktarda antipartikül içerir. Bunlar, güneşten gelen çok yüksek enerjili yüklü parçacıkların Dünya'nın manyetik alanı ile etkileşime girmesiyle yaratılır. Bu nedenle, bu karşıtı maddeyi yakalamak ve bir gemi tahrik için kullanabilene kadar manyetik alan "şişelerinde" muhafaza etmek mümkün olabilir.

Ayrıca, fırtına bulutlarının üzerinde karşımadde oluşumunun son keşfiyle, bu parçacıkların bazılarını kullanımlarımız için yakalamak mümkün olabilir. Bununla birlikte, atmosferimizde reaksiyonlar meydana geldiğinden, karşımadde kaçınılmaz olarak normal madde ile etkileşecek ve muhtemelen yakalama şansımız olmadan imha edecektir.

Bu yüzden, hala oldukça pahalı olsa da ve yakalama teknikleri araştırılmaya devam ederken, bir gün mümkün olabilir yapay yaratımdan daha düşük bir maliyetle çevremizdeki alandan karşımadde toplayabilecek bir teknoloji geliştirmek Dünya.

Teknoloji ilerledikçe ve antimaddenin nasıl yaratıldığını daha iyi anlamaya başladığımızda, bilim adamları doğal olarak oluşan zor parçacıkları yakalamanın yollarını geliştirmeye başlayabilirler. Bu nedenle, bir gün bilim kurgularında tasvir edilenler gibi enerji kaynaklarına sahip olmamız imkansız değil.

-Düzenledi ve tarafından güncellendi Carolyn Collins Petersen