Могли бы вы создать космический корабль, работающий преимущественно на нейтрино?

Нейтрино, хотите верьте, хотите нет, были предложены в качестве метода движения космических кораблей — см. Морган (1999) . Эта идея немного отличается от вашей (которая, я думаю, еще не изучена), поскольку она основана на производстве нейтрино, а не на использовании существующих нейтрино из окружающей среды.

Эта идея использует распад мюонов, более тяжелых родственников электронов.

1. Во-первых, протоны и антипротоны аннигилируют вместе. Некоторые из образующихся частиц включают заряженные и нейтральные пионы.

2. Сами по себе пионы нестабильны, поэтому быстро распадаются. Одним из основных продуктов распада являются мюоны.

3. Мюоны тоже нестабильны. Сначала они тормозятся, а затем поляризуются.

4. Поляризованные мюоны распадаются. Процесс их распада включает испускание мюонного нейтрино и электронного антинейтрино. Слабое взаимодействие не сохраняет четность , что в данном случае означает, что испускание нейтрино анизотропно, что приводит к чистой тяге в одном направлении.

Эффективность процесса зависит от числа пионов, образовавшихся в результате протон-антипротонной аннигиляции, а также от того, какая часть импульса уносится нейтрино. Морган оценивает эффективность$\eta\simeq0.025$от этой реализации процесса.

Проблема с использованием нейтрино-электронного взаимодействия заключается в задействованных сечениях. Поскольку нейтрино не имеют заряда и взаимодействуют только посредством слабого взаимодействия (также гравитации, но это нам здесь не поможет), они с большей вероятностью будут взаимодействовать с более крупными частицами. По этой причине взаимодействия нейтрино с ядрами являются наиболее распространенными.

Хотя нейтрино могут (и взаимодействуют) с электронами, они, вероятно, сначала столкнутся с гораздо большим числом нуклонов. Здесь вы можете найти некоторую стандартную информацию о сечениях рассеяния нейтрино. Обратите внимание, что самые низкие сечения нуклон-нейтрино будут на три или более порядка больше, чем сечения электрон-нейтрино.

Электроны не любят группироваться (и электростатическая сила, и давление вырождения будут раздвигать их), поэтому, чтобы получить достаточно высокую концентрацию электронов, вы с большей вероятностью будете иметь электронные$\nu$взаимодействие будет затруднено. Вдобавок к этому, достаточно высокие концентрации нейтрино, чтобы обеспечить достаточное количество взаимодействий в секунду, чтобы получить энергию, необходимую для движения, не могут быть найдены нигде, кроме как вблизи сверхновых, и если вы находитесь рядом с ними, движение будет наименьшей из ваших забот.

Для сравнения, на Земле самая высокая концентрация нейтрино исходит от Солнца, которое, по оценкам, создает поток нейтрино порядка ~$10^{11}/cm^{2} s$( источник ), тогда как вероятность взаимодействия для нейтрино с энергией 1 МэВ порядка ~$10^{-11}$, для взаимодействия с чем-либо на Земле, когда она проходит через нее ( источник ).

Если вам удастся взаимодействовать с нейтрино в какой-либо практической степени, открывается сразу много возможностей:

1. Энергия звездных нейтрино - Солнце излучает около 15% своей энергии в нейтрино, их можно собрать даже в тени какой-нибудь планеты. Звезды с горячим ядром еще лучше в этом отношении.

2. Нейтринные паруса - собирать импульс нейтрино. Если вы можете взаимодействовать отдельно с высокоэнергетичными звездными нейтрино и с низкоэнергетическим нейтринным фоном, вы можете использовать их как ветровую, так и морскую навигацию в любом направлении.

3. Нейтринное охлаждение — вы можете отдать часть тепла от любого имеющегося у вас реактора на нейтринный фон вместо или в дополнение к его излучению в электромагнитных волнах.