Решение крайних случаев

В целом оценка Л.Датча отдачи энергии от синтезированной антиматерии верна. Но есть некоторые соображения.

Есть и другие способы производства антивещества, кроме производства пар.

Л. Датч имеет в виду парный метод создания антиматерии. Производство пар — это рождение частицы и античастицы из бозона . Фотон (который является бозоном) с энергией более 1,022 МэВ может образовать электрон и позитрон . Однако есть и другой метод — позитронная эмиссия при радиоактивном распаде некоторых изотопов.

Парное производство всегда производит материю и антиматерию

ОП предлагает в комментариях, что вам нужно создать только антиматерию, а не материю, поэтому вы можете получить больше, чем стоило создание антиматерии. Как вы видели, при рождении пар всегда образуются и частица, и античастица, так что это вам не поможет. Вы должны производить как материю, так и антиматерию.

Тратить больше энергии на производство антиматерии, чем вы получаете, может быть оправдано

Но это не обязательно плохо. Даже если вам потребуется больше энергии (с учетом неэффективности производства) для производства грамма антивещества, чем вы получите, аннигилизируя его для получения энергии, это все равно может быть хорошей идеей. Это в основном принцип электромобиля: на электростанции требуется больше энергии для выработки электроэнергии для вашего автомобиля, чем ваш автомобиль получает, используя свою батарею, полную энергии. Но это все еще хорошая идея, потому что автомобиль — это мобильная транспортная система, и вы просто не можете иметь на своем автомобиле высокоэффективную электростанцию ​​или экологически чистый ветряк, чтобы обеспечить электроэнергию. Вам нужна батарея с меньшей эффективностью. Точно так же, если вы используете ракету из антивещества для полета к звездам, у вас нет никаких альтернатив. Вам нужна антиматерия для питания вашей ракеты,

Позитронное излучение позволит вам «добывать» антиматерию

Но вернемся к излучению позитронов. Это позволяет вообще избежать «создания» антиматерии. Если вы найдете способ получить много определенного изотопа, а затем поймаете все позитроны, которые он испускает при распаде, то вы фактически получите антиматерию бесплатно.

Сейчас это делается с помощью циклотрона с помощью такого метода, как позитронно-эмиссионная томография (ПЭТ). Циклотрон используется для создания желаемых изотопов, которые будут подвергаться эмиссии позитронов при распаде. Однако есть два недостатка для использования этого в качестве источника энергии. Во-первых, вы непосредственно создаете рассматриваемые изотопы с помощью ускорителя частиц, поэтому вы сталкиваетесь с одним и тем же ограничением энергии на входе и выходе энергии. Во-вторых, нет способа захвата генерируемых позитронов.

Чтобы «добывать» свободную энергию из изотопов, испускающих позитроны, мы должны найти их источник в природе, который мы сможем использовать.

Из каких изотопов мы можем получить «бесплатную» антиматерию?

Большинство изотопов, используемых для ПЭТ, имеют короткий период полураспада. В конце концов, цель состоит в том, чтобы следовые количества таких изотопов испускали достаточно радиации, чтобы их можно было обнаружить медицинскими приборами. Но есть некоторые варианты с коротким и длительным периодом полураспада, которые можно найти в природе.

• Калий-40 — один из самых важных изотопов в этом списке с периодом полураспада 1,25 миллиарда лет. Это одна из основных причин того, что ядро ​​Земли такое горячее, поскольку радиоактивный распад калия с течением времени продолжает нагреваться до наших дней. Его естественное содержание составляет 0,012%, поэтому везде, где вы найдете калий, вы найдете К-40. Следует отметить, что, поскольку он образуется в сверхновых, он чаще встречается в молодых системах. Если вы заглянете в пылевое облако взорвавшейся звезды, К-40 будет как минимум в 30 раз чаще, чем на Земле.

• Азот-13 имеет короткий период полураспада, но иногда вырабатывается молнией. Вы потенциально можете найти не только в атмосфере Земли, но и на других планетах молнию и соединения азота. На Венере есть молнии, но азота в ее атмосфере практически нет. Юпитер и Сатурн содержат аммиак в высоких облаках и гидросульфид аммония в нижних облаках. Я не знаю способа захватить Н-13 в течение нескольких минут после удара молнии по Сатурну, но это, по крайней мере, теоретически возможно.

Волшебная формула здесь хорошо известна

Чтобы создать заданную массу антиматерии (при условии, что выход преобразования энергии в материю составляет 100%), вам нужно точно такое же количество энергии, которое вы получите обратно при аннигиляции.

Таким образом, если мы не найдем рудник антиматерии или источник энергии, доступный «бесплатно», нет смысла синтезировать антиматерию, а затем сжигать ее (еще и потому, что мы начнем закладывать выходы в картину, так что мы не сможем достичь безубыточность, даже если нам пришлось бы платить за первоначально использованную энергию.Использование энергии с нулевой стоимостью вместо этого превращает любой небольшой энергетический результат в чистую прибыль).

Ваш вопрос такой же, как «почему бы нам не синтезировать бензин для наших автомобилей?» Мы используем бензин, потому что нефть уже запасена в земле.

Первый комментарий правильный. В любом случае, имея дело с конечностями, вы теряете энергию, синтезируя топливо.

Если вы думаете о воздушном шаре как о механизме хранения, то потеря энергии происходит из:

• звуки, которые издает воздушный шар, когда он расширяется
• напряжения, действующие на сам воздушный шар, которые в конечном итоге приведут к его износу и лопанию, если его неоднократно сдувать и надувать до одинакового давления.
• тепло (хотя в данном случае мизерное, но все же очень реальное), создаваемое действием молекул воздуха друг на друга и на воздушный шар
• возможные другие возможности, о которых я не думал или о которых мы даже не знаем

Проще говоря, любой вид топлива представляет собой захваченную энергию , а процесс захвата всегда приводит к утечке энергии в другой форме. Эффективность этого процесса зависит как от природных условий, так и от наших собственных технических знаний, но в идеальном случае достигает максимума около 95%.

Для сравнения, наши нынешние механизмы хранения энергии имеют КПД в оба конца, который колеблется от 45% (водород) до 95% (литий-ионная батарея, которая не заполнена до конца), в реальном мире больше похоже на 87% ( Тесла Пауэрволл). Для преобразования мазута в бензин эффективность составляет около 85%, но энергию не нужно вырабатывать, поскольку мы используем найденную энергию.

Настоящей движущей силой этих технологий является удобство и применимость для конкретной цели . Даже для ракет мы используем самые удобные и применимые виды топлива для этой конкретной цели . Водород вырабатывается с эффективностью 60-90%, и в процессе сжигания топлива для запуска ракеты в космос теряется много энергии. Но, это делает работу. Что касается автомобилей, то теперь, когда электричество можно хранить с такой же плотностью энергии, что и бензин (не совсем так, но достаточно близко), мы переключаемся на электричество, потому что это проще. Большое значение имеет применимость топлива для конкретной цели и сложность обращения с материалом.

Суть проблемы в том, что эффективность творчества нельзя отделить от сложности обращения с самим материалом. И иметь дело с антивеществом ТЯЖЕЛО . Если оно заряжено или это железосодержащая антиматерия, вы можете удержать его с помощью магнитов. Если нет, то вы можете... ...что... ..подтолкнуть его? Неа. Если это железо, то оно, вероятно, твердое. Как именно вы планируете использовать это снова? ..или подождать.. ..сгенерировать? Как вы собираетесь получить блок железа-антиматерии, даже если вы можете генерировать молекулы железа-антиматерии? ..растопить его лазерами, удерживая в магнитном поле, я думаю, но.. ..е-е-е.

Все это сводится к простой предельной вероятности того, что задолго до того, как мы сможем легко обращаться с антивеществом, мы разработаем чрезвычайно эффективные варианты ядерного синтеза или деления. Имейте в виду, реальность, с которой вы имеете дело с плотностью энергии, такова:

1 part antimatter + 1 part matter = 2 parts energy 1 part matter + 1 part matter via fusion or fission = 2 parts energy

редактировать : то есть, любой разговор о «свободной» энергии должен учитывать, что все ядерные, включая антивещество, будут иметь большие накладные расходы, но будут собирать свободную энергию. Достижения в ядерной области на этом этапе будут заключаться в чистоте и управляемости, таких как реакторы на расплавленной соли и лазерное деление. Эти процессы будут удобны с нашей текущей точки зрения и будут улучшаться с течением времени. /редактировать

..а со вторым проще работать и, следовательно, легче генерировать эффективные процессы. Опять же, мы можем рассчитывать на идею, что для легкодоступной, управляемой технологии с хорошими природными условиями мы достигнем пика эффективности около 95% в оба конца. ...и это будет еще долго после того, как эта штука будет использоваться повсеместно.