Антиматерия и её использование

// // Интересное в сети //

Аннигиляционным процессом является реакция трансформирования при столкновении частицы и античастицы в иные частицы, отличающиеся от исходных. Например, когда взаимодействуют электрон и позитрон, происходит аннигиляционный процесс, при котором выделяется огромное количество энергии, зависящее от массы используемых частиц.

Область использования антиматерии

Существует ряд перспективных направлений для возможного использования антиматерии:

Ракетостроение. Использование антивещества позволяет создать практически идеальную ракету. Современное кислородно-водородное топливо обеспечивает предельную скорость движения тела, равную нескольким километрам в секунду. Используя антивещество, можно обеспечить движение ракеты со скоростью, приближенной к световой скорости. Антиматерия является также эффективным энергоисточником. Аннигилируя при соединении с веществом, вся масса антивещества трансформируется в энергию. Один грамм антиматерии способен выделить энергии больше, чем 10 топливных баков ракеты.

Медицина. Существует перспектива использования антиматерии для замедления роста или полной ликвидации различных опухолей, в том числе раковых. При этом здоровые ткани оставались бы нетронутыми. А уже сейчас антиматерия применяется в позитронных томографах.

Аннигиляционное оружие. Теоретически подобное оружие может обладать огромной разрушительной силой, гораздо превышающей мощь термоядерной бомбы. По результатам подсчётов аннигиляция 1 г материи и антиматерии привела бы к взрыву, эквивалентному 40 тыс. т тротила. При этом после взрыва подобного оружия будет отсутствовать какое-либо радиационное заражение.

Получение антиматерии

Безусловно, антиматерия могла бы принести человечеству немалую пользу, однако нужно научиться её добывать. Для того, чтобы синтезировать требуемую массу антипротонов, например, для полетов в Солнечной системе, требуется затратить электроэнергию, превышающую примерно на три порядка ежегодное мировое производство электричества.

Этим вопросом озаботилась организация NASA. Она намеревается создать специальное устройство для сбора антивещества. Оно будет состоять из трех концентрических сфер, созданных из проволочной сетки. Положительно заряженная внешняя сфера (d = 16 км) обеспечит отталкивание позитивно заряженных протонов и притягивание отрицательно заряженных антипротонов. Пройдя через первые две сферы, антипротоны будут постепенно замедлять свой ход и остановятся, подойдя к внутренней сфере (d = 100 м). Захваченные магнитным полем, антипротоны смешаются с позитронами, в результате чего должен получиться антиводород.

Хранение антивещества

В наши дни серьезной проблемой представляется хранение частиц антиматерии. К примеру, учёные Европейского центра ядерных исследований пытались получить античастицы в ускорителях и удержать их в гелиевых пузырьках.

Проблемой хранения активно занимается и NASA. Так, Д. Джексон и С. Хоув предложили метод хранения антиводорода в форме твердых шариков (d = 150 мкм). Эти шарики могут быть наэлектризованы и подвешены в системе специальных ловушек, действующих по электростатическому принципу. Правда, перспективы реализации этой идеи видятся довольно туманными.

Эта проблема была частично решена учеными ЦЕРНа. Они создали глубокий вакуум, чтобы избежать столкновения случайных атомов воздуха с антивеществом. Чтобы удержать античастицы, была создана «магнитная бутылка», состоящая из комбинации магнитных и электрических полей. Однако в ловушке можно удержать лишь ничтожное количество антипротонов и позитронов, иначе она будет разрушена зарядом.

В заключение следует отметить, что перспективы использования антивещества довольно неясны. Вероятно, людям придется ждать не один десяток лет, прежде чем удастся наладить её производство. Однако при решении технологических вопросов, связанных с её получением и хранением, человечество сможет решить ряд насущных проблем.