האם טכנולוגיית הכורים של חומר-אנטי-חומר יכולה לעבוד?

מפעל ספינת הכוכבים, מוכר לאוהדי הסדרה "מסע בין כוכבים", אמור להשתמש בטכנולוגיה מדהימה הנקראת כונן עיוות, מקור כוח מתוחכם שיש בליבו אנטי-חומר. אנטימטר מייצר כביכול את כל האנרגיה שצוות הספינה זקוק לה כדי לעוות את דרכה סביב הגלקסיה ולחוות הרפתקאות. מטבע הדברים, תחנת כוח כזו היא עבודת מדע בדיוני.

עם זאת, זה נראה כל כך שימושי שאנשים תוהים לעתים קרובות אם ניתן להשתמש במושג הנוגע לחומר אנטי להפעלת חלליות בין כוכבים. מסתבר שהמדע די צליל, אבל כמה מכשולים בהחלט עומדים בדרך להפוך מקור כוח חלומי כזה למציאות שמישה.

מקור כוחה של הארגון הוא תגובה פשוטה שחזה הפיזיקה. הנושא הוא "חומר" של כוכבים, כוכבי לכת ואנחנו. זה מורכב מאלקטרונים, פרוטונים וניוטרונים.

אנטי חומר הוא ההפך מחומר, מעין חומר "מראה". זה מורכב מחלקיקים שהם, בנפרד, חלקיקים של אבני הבניין השונות של משנה, כגון פוזיטרונים (נוגדי חלקיקים של אלקטרונים) ואנטי-פרוטונים (אנטי חלקיקים של פרוטונים). חלקיקים אלה זהים ברוב הדרכים לעמיתיהם של החומר הרגיל, פרט לכך שיש להם מטען הפוך. אם אפשר היה להפגיש אותם עם חלקיקי חומר רגילים בחדר כלשהו, ​​התוצאה תהיה שחרור ענק של אנרגיה. תיאורטית זו יכולה, תיאורטית, להניע ספינת כוכבים.

הטבע אכן יוצר חלקיקים, פשוט לא בכמויות גדולות. חלקיקים נוצרים בתהליכים המתרחשים באופן טבעי, כמו גם באמצעים ניסיוניים כמו מאיצי חלקיקים גדולים בהתנגשויות באנרגיה גבוהה. בעבודות אחרונות נמצא כי אנטי-חומר נוצר באופן טבעי מעל ענני סערה, האמצעי הראשון בו הוא מיוצר באופן טבעי על פני כדור הארץ ובאטמוספירה שלו.

אחרת, דרוש כמויות אדירות של חום ואנרגיה כדי ליצור אנטי-חומר, כמו במהלך סופרנובות או בפנים כוכבים ברצף הראשיכמו השמש. אנו כמעט ולא מצליחים לחקות את אותם סוגים מסיביים של צמחי היתוך.

בתיאוריה, החומר ושווה ערך האנטי-חומר שלו מאגדים ומיד, כפי שהשם מרמז, מחסלים זה את זה, ומשחררים אנרגיה. כיצד תוקם תחנת כוח כזו?

ראשית, יהיה עליו לבנות בזהירות רבה בגלל כמויות האנרגיה האדירות הכרוכות בכך. האנטי-חומר יכלול נפרד מהחומר הרגיל על ידי שדות מגנטיים כך שלא יתקיימו תגובות לא מכוונות. לאחר מכן, תופק האנרגיה באותה צורה שבה כורים גרעיניים תופסים את אנרגיית החום והאור המופקעים מתגובות הביקוע.

כורים נגד חומר אנטי-חומר יהיו סדרי גודל יעילים יותר בייצור אנרגיה מאשר איחוי, מנגנון התגובה הבא הטוב ביותר. עם זאת, עדיין לא ניתן לתפוס באופן מלא את האנרגיה המשוחררת מאירוע אנטי-חומר. חלק משמעותי מהתפוקה מועבר על ידי נייטרינים, חלקיקים כמעט חסרי-מסה שעוברים זה עם זה באופן חלש עם עניין שכמעט בלתי אפשרי ללכוד אותם, לפחות למטרות חילוץ אנרגיה.

הדאגות מלכידת אנרגיה אינן חשובות כמו המשימה להשיג מספיק אנטי-חומר כדי לבצע את העבודה. ראשית, עלינו לקבל מספיק אנטי-חומר. זה הקושי העיקרי: להשיג כמות משמעותית של אנטי-חומר לקיום כור. בעוד שמדענים יצרו כמויות קטנות של אנטי-חומר, החל מפוזיטרונים, אנטי-פרוטונים, אנטי-מימן אטומים, ואפילו מעט אטומי אנטי הליום, הם לא היו בכמויות מספיק משמעותיות בכוח גדול מהם כל דבר.

אם המהנדסים היו אוספים את כל האנטי-חומר שאי פעם נוצר באופן מלאכותי, בשילוב עם חומר רגיל, זה בקושי יספיק להדלקת נורה רגילה עבור יותר מכמה דקות.

יתר על כן, העלות תהיה גבוהה להפליא. מאיצי חלקיקים יקרים להפעלה, אפילו כדי לייצר כמות קטנה של חומר אנטי בהתנגשויות שלהם. בתרחיש הטוב ביותר, זה יעלה בסדר גודל של 25 מיליארד דולר לייצר גרם אחד של פוזיטרון. חוקרים ב- CERN ציינו כי יידרשו 100 מרבע מיליון דולר ומאה מיליארד שנה להריץ את המאיץ שלהם כדי לייצר גרם בודד של אנטי-חומר.

ברור, לפחות עם הטכנולוגיה הקיימת כיום, הייצור הקבוע של חומר אנטי-חומר אינו נראה מבטיח, מה שמציב ספינות כוכבים מהישג יד לזמן מה. עם זאת, נאס"א מחפשת דרכים ללכוד אנטי-חומר שנוצר באופן טבעי, שיכול להיות דרך מבטיחה לחלליות כוח בזמן שהם עוברים בגלקסיה.

היכן מדענים יחפשו מספיק אנטי-חומר כדי לעשות את העבודה? ה ואן אלןקרינה חגורות - אזורים בצורת סופגנייה של חלקיקים טעונים המקיפים את כדור הארץ - מכילים כמויות משמעותיות של חלקיקים. אלה נוצרים כחלקיקים טעונים מאוד באנרגיה מהשמש אינטראקציה עם השדה המגנטי של כדור הארץ. אז יתכן שניתן יהיה לתפוס את האנטי-חומר הזה ולשמר אותו ב"בקבוקים "בשדה מגנטי עד שאונייה תוכל להשתמש בו להנעה.

כמו כן, עם התגלית האחרונה של יצירת אנטי-חומר מעל ענני סערה, יתכן שניתן יהיה לתפוס חלק מהחלקיקים הללו לשימושים שלנו. עם זאת, מכיוון שהתגובות מתרחשות באטמוספירה שלנו, באופן בלתי נמנע האינטרטר יתקשר עם חומר רגיל וישמיד, ככל הנראה לפני שתהיה לנו סיכוי לתפוס אותו.

לכן, למרות שזה עדיין יהיה יקר למדי והטכניקות ללכידה נותרות למחקר, יתכן וזה יתכן ביום מן הימים לפתח טכנולוגיה שיכולה לאסוף אנטי-חומר מהמרחב סביבנו בעלות נמוכה יותר מיצירה מלאכותית כדור הארץ.

ככל שהטכנולוגיה מתקדמת ואנחנו מתחילים להבין טוב יותר כיצד נוצר אנטי-חומר, מדענים יכולים להתחיל לפתח דרכים לכידת החלקיקים החמקמקים שנוצרים באופן טבעי. אז זה לא בלתי אפשרי שיום אחד יכולים להיות לנו מקורות אנרגיה כמו אלה המתוארים במדע בדיוני.

-עדכן ומעודכן על ידי קרולין קולינס פיטרסן