Можно ли содержать одноимённо заряженные частицы в магнитном поле или ловушках, вообще в больших масштабах (скажем, все они имеют положительный заряд), и их можно было бы довольно легко использовать в качестве резерва мощности?
Не проще ли реализовать, чем поместить антивещества (скажем, антиводороды) в магнитный накопитель?
Можно ли это реализовать в наших нынешних технологиях?
Это вопрос, как первоначально сформулировано, для большего количества фона.
Я прочитал этот вопрос , и это заставило меня задуматься. Мне кажется, что один из самых простых способов хранения антиматерии — предотвратить контакт каждой пары.
Если мы собираемся хранить антиводород, он может легко упасть на стенку контейнера и уничтожить его.
Но что, если мы сохраним их в форме плазмы?
Мое решение состоит в том, чтобы оставить лептоны с антикварками и антилептоны с кварками. Скажем, мы держим позитроны с протонами в одном контейнере, а электроны с антипротонами в разных контейнерах. Я думаю, что было бы легче содержать, так как их одинаковые заряды (положительные заряды позитронов и протонов и отрицательные заряды электронов и антипротонов) позволяют нам легко содержать их в магнитном контейнере.
Примечание: предположим, что в контексте этого вопроса антиматерия не так редка, как сегодня.
TL;DR:
Детали
Заряженная антиматерия (т.е. антипротоны) в настоящее время хранится в основном с помощью магнитной ловушки/зеркала . В этих системах мы храним небольшое количество антиводородных ядер (антипротонов).
Исследователи создали нейтральный антиводород (антипротон с позитроном) и хранили его до 16 минут за раз .
Кроме того, было обнаружено, что Земля и Сатурн естественным образом производят и хранят антиматерию в своих магнитных полях . Хранение в таких кольцах может служить долговременным хранилищем, но не годится для использования в качестве топлива для космических кораблей.
Итак, давайте посмотрим на лучший сценарий и предположим, что мы разработали метод создания анти-вольфрама (элемент с самым низким давлением паров). Поместите на него небольшой заряд, чтобы мы могли справиться с ним с помощью электромагнитных полей.
Поместите ваш антивольфрамовый блок в идеальный вакуум (мы не можем этого добиться, но давайте предположим, что сможем) и охладите блок, чтобы уменьшить давление пара.
Когда случайные антиатомы и атомы вырываются из твердой структуры, они блуждают и в конце концов сталкиваются с чем-то (либо с материей, либо с антиматерией). Если атом вольфрама сталкивается с другим атомом вольфрама, то ничего особенного не происходит. Однако, когда антивольфрам попадает в вольфрам, вся эта энергия высвобождается в вашем топливном баке . Каждая отдельная реакция мало что делает, разве что немного нагревает поверхность, на которую произошло воздействие.
Однако это нагревание приводит к тому, что дополнительные атомы отрываются от поверхности и вызывают повторные столкновения. Я читал статью, в которой указывалось, что, поскольку мы можем охлаждать антивольфрамовый блок только посредством радиационного охлаждения, мы не можем идти в ногу с производством энергии, и температура этого блока со временем увеличивается.
С повышением температуры увеличивается и скорость реакции. В конце концов температура становится достаточно высокой, чтобы стать разрушительной, вы теряете сдерживание, и ваш корабль взрывается .
На данный момент я не в состоянии заниматься необходимой математикой, и я помню все это как минимум 10 лет назад, так что я определенно могу ошибаться.
Тем не менее, объемное и долгосрочное хранение антивещества — это проблема, которую мы не решили, и у нас нет хороших стратегий для решения с использованием нашего нынешнего уровня знаний и технологий.
Как это может выглядеть/работать
Но наиболее правдоподобная стратегия, вероятно, будет выглядеть примерно так, как я описал выше: металл с низким давлением паров, хранящийся в полном вакууме внутри контейнера из того же материала.
Вы освобождаете атомы вольфрама для использования в двигателе, ударяя по ним очень точным лазером, предназначенным для того, чтобы отрывать атомы и одновременно ионизировать их. Затем используйте электромагнитные поля и лазеры, чтобы манипулировать освобожденными частицами в реакционную камеру.
Потенциал хранения антивещества находится за пределами нашего понимания из-за того, что ученые из ЦЕРНа обнаружили электромагнитную «ловушку», содержащую антивещество. Если антивещество будет разработано, его общий заряд будет таким же, как у электромагнитного поля (при условии, что у вас нет силового поля, скажем, из «Звездных войн» или «Звездного пути»), и поэтому они будут отталкивать друг друга. Однако проблема в том, что вам понадобится контролируемая комната для процесса аннигиляции, если вы хотите использовать антивещество в каком-то топливе или корабле, и если реакция станет слишком большой, корабль превратится в зону катастрофического взрыва в зависимости от количество накопленной антиматерии
Однако теория Эйнштейна (E = mc ^ 2) утверждает, что энергия аннигиляции материи и антиматерии будет высвобождаться двумя способами с фотонами, и поэтому некоторая энергия попадет в корабль, потенциально причинив ущерб, а остальная энергия будет неэффективной. Однако, если бы вы могли манипулировать антиматерией, чтобы посылать энергию в виде концентрированных взрывов в корабль, используя какой-то дефлекторный щит, тогда это, возможно, могло бы привести корабль в движение. Однако подобные космические путешествия в другие галактики в наши дни практически невозможны!
Существует также возможность создания адронного коллайдера со стопроцентной эффективностью, способного производить антиматерию, при производстве которой он не тратит электроэнергию впустую и каждый раз создает антиматерию для экономии денег и электроэнергии; из-за того, что в настоящее время производство нескольких граммов антивещества стоит несколько миллиардов. Вы никогда не знаете, в начале 1900-х годов никто не думал, что можно будет отправиться на Луну, и они сделали это благодаря технологическим достижениям в 1969 году.
Существует также возможность использования антивещества для замены ископаемого топлива, поскольку в 2008 году для питания мира требовалось всего 368 кг антивещества из-за того, что при его аннигиляции высвобождается 1,8x10 ^ 17 дж энергии, и поэтому оно потенциально может заменить миры. энергетическая проблема, если конечно построить 100% эффективный коллайдер и тогда не будет тратиться электроэнергия на процесс и так далее; также, если бы большее количество антивещества могло быть произведено при столкновении частиц.
Домашнее использование антиматерии, тем не менее, было бы трудным в эту научную эпоху, поскольку мы только что поцарапали поверхность антиматерии, и поэтому аннигиляцию материи и антиматерии было бы трудно контролировать в домашнем хозяйстве, если только, как сегодня, не строятся энергетические установки, обеспечивающие нас. с «чистой» энергией.
На самом деле антивещество можно использовать только для научных исследований и создания бомб. однако, если бы сегодня страна выпустила бомбу на антивеществе, люди серьезно задумались бы, не помогли ли им инопланетяне, поскольку сдерживание антивещества в достаточных количествах чрезвычайно сложно и требует подробностей квантовой физики и физики элементарных частиц, которые еще не были разработаны. Научные исследования антиматерии будут на высоком уровне, поскольку люди будут мчаться за Нобелевскими премиями за открытие того, почему Вселенная перестала создавать антиматерию за миллиардную долю секунды и продолжала создавать обычную материю, которая наряду с темной материей и темной энергией является самой большой загадкой в мире. физика сегодня!
Самуэль
Моника Челлио