Žvaigždžių laivas „Enterprise“, serijos „Žvaigždžių kelias“ gerbėjams pažįstami, turėtų naudoti neįtikėtiną technologiją, vadinamą metmenų pavara, sudėtingas energijos šaltinis, kurio širdyje yra antimedžiagos. Manoma, kad antimaterija gamina visą energiją, kurią laivo įgulai reikia norint apvažiuoti galaktiką ir patirti nuotykius. Natūralu, kad tokia elektrinė yra mokslinės fantastikos kūrinys.
Tačiau tai atrodo taip naudinga, kad žmonėms dažnai kyla klausimas, ar tarpžvaigždinių erdvėlaivių varikliui būtų galima panaudoti antimaterijos sąvoką. Pasirodo, mokslas yra gana pagrįstas, tačiau kai kurios kliūtys neabejotinai kliudo tokį sapnų energijos šaltinį paversti tinkama realybe.
Kas yra antimaterija?
Įmonės galios šaltinis yra paprasta fizikos prognozuojama reakcija. Medžiaga yra žvaigždžių, planetų ir mūsų „daiktai“. Jį sudaro elektronai, protonai ir neutronai.
Antimaterija yra materijos priešingybė, savotiška „veidrodinė“ materija. Jį sudaro dalelės, kurios atskirai yra įvairių dalelių antidalelės
materija, pavyzdžiui, pozitronai (elektronų dalelės) ir antiprotonai (protonų dalelės). Šios antidalelės daugeliu atvejų yra tapačios įprastoms medžiagoms, išskyrus tai, kad jos turi priešingą krūvį. Jei jas būtų galima sujungti su įprastomis materijos dalelėmis kažkokioje kameroje, rezultatas būtų milžiniškas energijos išsiskyrimas. Ta energija, teoriškai, galėtų pakelti žvaigždžių laivą.Kaip kuriama antimaterija?
Gamta sukuria antidalelių, tik ne dideliais kiekiais. Antidalelės sukuriamos natūraliai vykstančiuose procesuose, taip pat eksperimentinėmis priemonėmis, tokiose kaip dideli dalelių greitintuvai, kai susiduriama su didele energija. Naujausias darbas nustatė, kad antimaterija sukuriama natūraliai virš audros debesų, tai yra pirmoji priemonė, kuria natūraliai gaminama Žemėje ir jos atmosferoje.
Priešingu atveju, norint sukurti antimateriją, reikia daug šilumos ir energijos, pavyzdžiui, per supernovos arba viduje pagrindinės sekos žvaigždės, pavyzdžiui, saulė. Mes niekur negalime mėgdžioti tų masinių branduolių sintezės augalų rūšių.
Kaip galėtų veikti antimaterinės elektrinės
Teoriškai materija ir jos antimaterijos atitikmuo yra sujungti ir iškart, kaip rodo pavadinimas, sunaikina vienas kitą, išleisdami energiją. Kaip būtų sukonstruota tokia elektrinė?
Pirma, ji turės būti labai kruopščiai pastatyta dėl didžiulės energijos sąnaudos. Antimaterija būtų atskirta nuo įprastos medžiagos magnetiniais laukais, kad neįvyktų nenumatytos reakcijos. Tuomet energija būtų išgaunama panašiai, kaip branduoliniai reaktoriai sukauptų šilumos ir šviesos energiją sunaudotų dalijimosi reakcijų metu.
Medžiagos ir antimaterijos reaktoriai būtų eilės laipsniu efektyvesni energijos gamybai nei sintezė - kitas geriausias reakcijos mechanizmas. Tačiau vis dar neįmanoma iki galo išlaisvinti energijos, susidariusios dėl antimedžiagos įvykio. Didelę dalį produkcijos išmeta neutrinai, beveik nesusijusios dalelės, kurios taip sąveikauja silpnai atsižvelgiant į tai, kad jų beveik neįmanoma sugauti, bent jau norint juos išgauti energija.
Antimaterio technologijos problemos
Rūpesčiai dėl energijos sugavimo nėra tokie svarbūs, kaip užduotis gauti pakankamai antimedžiagos darbui atlikti. Pirmiausia turime turėti pakankamai antimaterijos. Tai yra didžiausias sunkumas: gauti nemažą kiekį antimaterijos, kad būtų išlaikytas reaktorius. Nors mokslininkai sukūrė nedidelį kiekį antimedžiagos, pradedant nuo pozitronų, antiprotonų, anti-vandenilio atomai ir net keli antihelio atomai, jie neturėjo pakankamai reikšmingos galios nieko.
Jei inžinieriai surinktų visą antimedžiagą, kuri kada nors buvo sukurta dirbtinai, kai ji bus sujungta esant normaliai medžiagai, vargu ar pakaktų standartinę lemputę apšviesti daugiau nei keletą minučių.
Be to, išlaidos būtų neįtikėtinai didelės. Dalelių greitintuvus brangu eksploatuoti, net susidūrus jų organizme susidaro nedidelis kiekis antimaterio. Geriausiu atveju vieno gramo pozitronų pagaminimas kainuotų apie 25 milijardus dolerių. CERN tyrėjai pabrėžia, kad vieno gramo antimaterijos pagaminimui prireiks 100 kvadrilijonų dolerių ir 100 milijardų metų jo akseleratoriaus veikimui.
Aišku, bent jau naudojant šiuo metu turimas technologijas, įprastas antimaterijos gaminimas neatrodo daug žadantis, todėl žvaigždžių laivai tam tikrą laiką tampa nepasiekiami. Vis dėlto NASA ieško būdų, kaip užfiksuoti natūraliai sukurtą antimateriją, kuri galėtų būti perspektyvus būdas skraidyti erdvėlaiviams, kai jie keliauja per galaktiką.
Antimaterijos paieška
Kur mokslininkai ieškotų pakankamai antimedžiagos, kad padarytų triuką? Van Allenasradiacija Diržai - spurgos formos pakrautų dalelių plotai, supantys Žemę, turi nemažą kiekį antidalelių. Jie sukuriami kaip labai didelės energijos įkrautos saulės dalelės, sąveikaujančios su Žemės magnetiniu lauku. Taigi gali būti įmanoma užfiksuoti šią antimateriją ir laikyti ją magnetinio lauko „buteliuose“, kol laivas galės ją naudoti varymui.
Taip pat neseniai atradus antimaterijos susidarymą virš audros debesų, gali būti įmanoma pagauti kai kurias iš šių dalelių mūsų reikmėms. Kadangi reakcijos vyksta mūsų atmosferoje, antimaterija neišvengiamai sąveikauja su normalia medžiaga ir sunaikinama, greičiausiai, kol turėsime galimybę ją užfiksuoti.
Taigi, nors tai vis tiek būtų gana brangu, o gaudymo būdai vis dar tiriami, kažkada tai gali būti įmanoma sukurti technologiją, kuri galėtų surinkti antimateriją iš mus supančios erdvės pigiau nei dirbtinis kūrimas Žemė.
Antimaterijos reaktorių ateitis
Tobulėjant technologijoms ir mes pradedame geriau suprasti, kaip kuriama antimaterija, mokslininkai gali pradėti kurti būdus, kaip užfiksuoti natūraliai sukurtas nemandagias daleles. Taigi, nėra neįmanoma, kad vieną dieną galėtume turėti tokius energijos šaltinius, kokie vaizduojami mokslinėje fantastikoje.
- Redagavo ir atnaujino Carolyn Collins Petersen