Какво е антиматерията и как можем да я използваме, за да пътуваме в космоса?
Съществуването на нашата Вселена е малко необичайно, в случай че се съди по известните закони на физиката. Проблемът е, че материята, която съставлява всичко, което виждаме, има собствен двойник. Той е наименуван антиматерия. Тя има същата маса, само че противопоставен електрически заряд, и когато материята и антиматерията взаимодействат, те се трансформират в чиста сила. Доколкото ни е известно, те са безусловно идентични, само че нещо директно след Големия гърмеж е облагодетелствало материята малко повече.
Така Вселената е станала богата на материя и е останала със единствено дребна част от антиматерията, получена при нуклеарни реакции и високоенергийни взаимоотношения. Фактът, че Вселената е построена от материя, а не от антиматерия, е главен забранен проблем във физиката, който се изследва в целия свят.
Какво съставлява антиматерията?
Фундаменталните или даже нуклеарните частици не са нещо, с което се сблъскваме в всекидневието. Те са прекомерно дребни, с цел да бъдат усетени, само че сме осведомени с тях като понятия. Вземете да вземем за пример електрона. Това е частицата, която минава през веригите, пренасящи електрически ток, и се движи към ядрото в атомите.
Той има електричен заряд, който е комфортно да се одобри за еднакъв на -1.
Квантовата доктрина, създадена от физика Пол Дирак през 1929 година, допуска съществуването на две версии на електрона – една с позитивен и една с негативен заряд. Робърт Опенхаймер и Херман Вайл са тези, които убеждават Дирак, че позитивно зареденият електрон е действителна парченце. Той е открит през 1932 година от Карл Дейвид Андерсън (въпреки че доста други физици са следили тези взаимоотношения преди това) и наименуван позитрон.
Всяка фундаментална парченце, която е заредена, има своя античастица.
Дори неутралните, без електрически заряд, могат да имат античастица, която се разграничава единствено заради някакво квантово свойство. Така че за всеки кварк, който построява протоните, има антикварки, които построяват антипротоните. Ако съберем един антипротон с позитрон, ще получим антиводород.
Колко постоянно срещана е антиматерията?
Няколко мига след Големия гърмеж антиматерията се е трансформирала в необичаен тип. Това не значи, че тя въобще не съществува в природата. Космическите лъчи, потокът от заредени частици от Вселената, имат позитрони и антипротони (а може би и по-сложни античастици), само че те са дребна част, доста по-малка от 1 % от общия поток частици.
Позитрони и антинеутрино се получават при някои типове радиоактивен разпад.
Позитрони се отделят и при някои удари на мълнии, а антипротони са открити в линиите радиация, които обкръжават Земята – пояса на Ван Алън.
Това е капка в океана спрямо съществуването на материя. Всяко взаимоотношение с елементарната материя унищожава антиматерията, като се освобождава забележителна сила – нещо, което се преглежда като завладяващ метод за пътешестване в космоса с висока скорост.
Използване на антиматерия за пътешестване в космоса
Предложението на НАСА за транспортно средство, задвижвано с антиматерия, датира от 1999 година Идеята е протоните да се сблъскат с антипротони. Сблъсъкът би довел до появяването на гама лъчи, извънредно енергийна светлина, само че също по този начин и на други частици. Идеята е тези нови частици да се насочат на открито, като се сътвори двигателна сила. И то доста. По техни калкулации този мотор би имал характерен подтик (мярка за ефективност) над 200 пъти по-висок от този на галактическата совалка. Може би над 2 000 пъти по-голям.
Това няма да е научнофантастичен мотор, който изкривява пространство-времето като в „ Стар Трек “, а ще употребява концепцията, че всяко деяние има равна и противоположна реакция. Но действието в този случай е огромно. Достатъчно, с цел да редуцира доста времето за пътешестване през Слънчевата система.
Ако този мотор е толкоз обещаващ, за какво не го сътворяваме? Ами има доста проблеми, които би трябвало да бъдат решени, преди да можем да създадем работещ първообраз.
Цената на антиматерията
Като се има поради, че антиматерията изчезва при прикосновение с материята, тя мъчно може да бъде арестувана. ЦЕРН държи върха за задържане на антиводород, като през 2011 година го задържа за към 17 минути. Това е било задържане за проучване на свойствата му, нищо по-фантастично от това. И количеството на уловения водород е малко – единствено 309 атома.
Трудно е да се създаде антиматерия, което я прави най-скъпото вещество, създавано в миналото. В мотора за антиматерия на НАСА изчисленията демонстрират, че една милиардна част от грама коства към 62 500 $. През 2008 година ЦЕРН пресмята, че действителното произвеждане на една милиардна част от грама коства еквивалента на няколкостотин милиона $.
Разбира се, в случай че имаше профилирани уреди, които да създават антиматерия, цената щеше да намалее, само че към този момент това е в компетенциите на високоспециализирани и комплицирани опити.
