Ali lahko tehnologija za zaščito pred materiali in materiali deluje?

Zvezdnik Enterprise, poznavalcem oboževalcev serije "Zvezdne poti" naj bi uporabil neverjetno tehnologijo, imenovano warp pogon, prefinjen vir energije, ki ima v srcu antimaterijo. Antimaterija naj bi proizvedla vso energijo, ki jo potrebuje ladijsko posadko, da se lahko vrti okoli galaksije in se poda v pustolovščine. Seveda je taka elektrarna delo znanstvene fantastike.

Vendar se zdi tako koristno, da se ljudje pogosto sprašujejo, ali bi lahko koncept, ki vključuje antimaterijo, uporabili za pogon medzvezdnih vesoljskih plovil. Izkazalo se je, da je znanost precej zdrava, vendar nekatere ovire vsekakor preprečujejo, da bi tak sanjski vir energije postal resnična.

Vir moči podjetja je preprosta reakcija, ki jo predvideva fizika. Materija je "stvari" zvezd, planetov in nas. Sestavljajo ga elektroni, protoni in nevtroni.

Antimaterija je nasprotje materije, neke vrste "zrcalna" materija. Sestavljen je iz delcev, ki so posamično anti delci različnih gradnikov zadeva, kot so positroni (anti delci elektronov) in antiprotoni (anti delci protonov). Ti delci so v večini načinov enaki svojim običajnim kolegom, le da imajo nasproten naboj. Če bi jih lahko združili z običajnimi delci snovi v nekakšni komori, bi bil rezultat velikansko sproščanje energije. Ta energija bi lahko teoretično napajala zvezdni brod.

Narava ne ustvarja delcev, vendar le v velikih količinah. Proti delci nastajajo v naravnih procesih, pa tudi s poskusnimi sredstvi, kot so na primer pospeševalci velikih delcev, pri trčenju z visoko energijo. Nedavno delo je ugotovilo, da je antimaterija ustvarjena naravno nad nevihtnimi oblaki, kar je prvo sredstvo, s katerim se naravno proizvaja na Zemlji in v njeni atmosferi.

V nasprotnem primeru za ustvarjanje antimaterije, na primer med, potrebujete ogromno toplote in energije supernove ali znotraj zvezde glavnega zaporedja, kot je sonce. Nikoli nismo sposobni posnemati teh ogromnih vrst fuzijskih rastlin.

Teoretično se snov in njen protistimični ekvivalent združita in takoj, kot že ime pove, se medsebojno uničujeta in sproščata energijo. Kako bi se strukturirala takšna elektrarna?

Najprej bi jo bilo treba zelo previdno zgraditi zaradi ogromne količine vložene energije. Antimaterija bi bila vsebovana ločeno od običajne snovi z magnetnimi polji, tako da ne bi prišlo do nenamernih reakcij. Nato bi energijo črpali na enak način, kot da jedrski reaktorji zajamejo porabljeno toploto in svetlobo iz reakcij cepljenja.

Reaktorji, ki zadevajo materije, bi bili veliko bolj učinkoviti pri pridobivanju energije kot fuzija, naslednji najboljši reakcijski mehanizem. Vendar še vedno ni mogoče v celoti zajeti sproščene energije iz dogodka, ki je povezan z antimaterijo. Precejšnjo količino proizvodnje odnesejo nevtrini, skoraj brezmasni delci, ki tako vplivajo šibko s tem, da jih je skoraj nemogoče zajeti, vsaj za namene pridobivanja energija.

Zaskrbljenost pri zajemanju energije ni tako pomembna kot naloga pridobivanja dovolj antimaterije, da lahko opravi nalogo. Najprej moramo imeti dovolj antimaterije. To je glavna težava: pridobivanje velike količine antimaterije za vzdrževanje reaktorja. Medtem ko so znanstveniki ustvarili majhne količine antimaterije, od pozitronov, antiprotonov, anti-vodika atomov in celo nekaj atomov proti heliju, ki niso bili dovolj pomembni, da bi lahko napajali večino karkoli.

Če bi inženirji v kombinaciji zbrali vso umetno antimaterijo, ki je bila kdaj umetno ustvarjena z normalno snovjo bi bilo komaj dovolj, da prižgete standardno žarnico za več kot nekaj minut.

Poleg tega bi bili stroški neverjetno visoki. Akceleratorji za delce so dragi, tudi če proizvajajo majhno količino antimaterije pri trčenju. V najboljšem primeru bi za izdelavo enega grama positronov stalo približno 25 milijard dolarjev. Raziskovalci iz CERN-a poudarjajo, da bi za izdelavo enega grama antimaterije potrebovali 100 kvadratnih milijard dolarjev in 100 milijard let delovanja svojega pospeševalnika.

Jasno je, da vsaj z trenutno na voljo tehnologijo redna izdelava antimaterije ni videti obetavna, zaradi česar zvezdniške ladje za nekaj časa niso dosegljive. Vendar pa NASA išče načine, kako ujeti naravno ustvarjeno protiimaro, ki bi lahko bila obetavna pot za napajanje vesoljskih ladij, ko potujejo po galaksiji.

Kje bi znanstveniki iskali dovolj antimaterije, da bi naredili trik? The Van Allensevanje pasovi - območja v obliki krofov nabitih delcev, ki obkrožajo Zemljo - vsebujejo veliko količin delcev. Ti so ustvarjeni kot delci zelo naelektrenih nabojev delcev sonca, ki vplivajo na Zemljino magnetno polje. Tako antimaterijo bi bilo mogoče zajeti in shraniti v "steklenicah" z magnetnim poljem, dokler ju ladja ne bi uporabila za pogon.

Tudi z nedavnim odkritjem ustvarjanja antimaterije nad nevihtnimi oblaki bi bilo mogoče zajeti nekaj teh delcev za naše namene. Ker pa se reakcije pojavljajo v našem ozračju, bo antimaterija neizogibno vplivala na normalno snov in se uničila, verjetno preden bomo imeli priložnost zajeti.

Čeprav bi bilo to še vedno precej drago in tehnike zajemanja še vedno preučujejo, bi bilo to mogoče nekoč razviti tehnologijo, s katero bi lahko zbirali antimaterijo iz prostora okoli nas za ceno, ki je nižja od umetne kreacije Zemljo.

Ko tehnologija napreduje in začnemo bolje razumeti, kako nastaja protimična vrsta, lahko znanstveniki začnejo razvijati načine zajemanja nedostopnih delcev, ki so naravno ustvarjeni. Torej, ni nemogoče, da bi lahko nekega dne imeli vire energije, kot so upodobljeni v znanstveni fantastiki.

-Uredil in posodobil Carolyn Collins Petersen