Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Антивещество
PositronDiscovery.jpg
Устройства
Античастицы
Использует
Тела
Люди
Оружие массового поражения
WMD world map.svg
По типу
По стране
  • Албания
  • Алжир
  • Аргентина
  • Австралия
  • Бразилия
  • Болгария
  • Канада
  • Китай
  • Египет
  • Франция
  • Германия
  • Индия
  • Иран
  • Ирак
  • Израиль
  • Италия
  • Япония
  • Ливия
  • Мексика
  • Мьянма
  • Нидерланды
  • Северная Корея
  • Пакистан
  • Филиппины
  • Польша
  • Родезия
  • Румыния
  • Россия
  • Саудовская Аравия
  • Южная Африка
  • Южная Корея
  • Швеция
  • Швейцария
  • Сирия
  • Тайвань
  • Украина
  • объединенное Королевство
  • Соединенные Штаты
Распространение
  • Химическая
  • Ядерная
  • Ракеты
Договоры
  • Список договоров ( участников договора )
  • Книга Википедии Книга
  • Категория Категория
  • v
  • т
  • е

Антиматерии оружие является теоретически возможно устройство , использующее антивещества в качестве источника энергии, в пропелленте , или взрывчатого вещества для оружия . Оружие из антивещества пока не может быть произведено из-за нынешних затрат на производство антивещества (оцениваемых в 62 триллиона долларов за грамм), учитывая чрезвычайно ограниченные технологии, доступные для создания его в достаточной массе, чтобы его можно было использовать в качестве оружия, и тот факт, что оно аннигилирует при касаясь обычной материи, очень трудно сдерживать.

Основное преимущество такого теоретического оружия состоит в том, что столкновения антивещества и вещества приводят к тому, что вся сумма их эквивалента энергии массы выделяется в виде энергии, что по крайней мере на два порядка больше, чем выделение энергии наиболее эффективного термоядерного оружия (100 % против 0,4-1%). [1] Аннигиляция требует и преобразует точно равные массы антивещества и материи в результате столкновения, которое высвобождает всю массу-энергию обоих, что на 1 грамм составляет ~ 9 × 10 13 джоулей. Используя соглашение, что эквивалент 1 килотонны в тротиловом эквиваленте = 4,184 × 10 12джоулей (или один триллион калорий энергии), полграмма антивещества, реагирующего с половиной грамма обычного вещества (всего один грамм), дает 21,5 килотонн-эквивалента энергии.[2]

Получение и хранение антивещества [ править ]

В настоящее время немногие известные физические реакции для получения антивещества включают ускорители частиц или бомбардировку частицами , но обе они в настоящее время крайне неэффективны и чрезмерно дороги. Мировая скорость производства в год составляет всего от 1 до 10 нанограмм. [3] В 2008 году годовое производство антипротонов на установке Antiproton Decelerator в ЦЕРНе составляло несколько пикограмм при затратах в 20 миллионов долларов США. Таким образом, при нынешнем уровне производства, эквивалент 10-  мегатонной водородной бомбы , для производства около 250 граммов антивещества потребуется 2,5 миллиарда лет производства энергии всей Земли. [4] Для производства миллиграмма антивещества потребуется 100000-кратная годовая скорость производства (или 100000 лет). [5] Например, для создания эквивалента атомной бомбы в Хиросиме потребуется полграмма антивещества, но ЦЕРНу потребуется два миллиона лет для производства при нынешних темпах производства. [4]

С момента первого создания искусственных антипротонов в 1955 году скорость производства увеличивалась почти геометрически до середины 1980-х; Значительный прогресс был достигнут недавно, когда был получен единственный атом антиводорода, взвешенный в магнитном поле. Физические законы, такие как малое сечение образования антипротонов в ядерных столкновениях с высокой энергией, делают чрезвычайно трудным повышение эффективности производства антивещества при существующих технологиях.

Последние достижения и физические препятствия [ править ]

Исследования, проведенные в 2008 году, резко увеличили количество позитронов (антиэлектронов), которые могут быть произведены. Физики из Ливерморской национальной лаборатории им. Лоуренса в Калифорнии использовали короткий сверхинтенсивный лазерный импульс для облучения золотой мишени миллиметровой толщины, которая произвела более 100 миллиардов позитронов. [6] [7] [8]

Даже если бы можно было преобразовать энергию напрямую в пары частица / античастица без каких-либо потерь, крупномасштабной электростанции, генерирующей 2000  МВтэ , потребовалось бы 25 часов, чтобы произвести всего один грамм антивещества. Учитывая, что средняя цена на электроэнергию составляет около 50 долларов США за мегаватт-час, это устанавливает нижний предел стоимости антивещества на уровне 2,5 миллиона долларов за грамм. [9] Это сделало бы антивещество очень рентабельным в качестве ракетного топлива, поскольку всего одного миллиграмма было бы достаточно, чтобы отправить зонд к Плутону и обратно в течение года, а это задание было бы совершенно недоступно с обычным топливом. Для сравнения стоимость Манхэттенского проекта(для производства первой атомной бомбы) оценивается в 23 миллиарда долларов США в ценах 2007 года. [10] Большинство ученых, однако, сомневаются в возможности достижения такой эффективности.

Вторая проблема - это удержание антивещества. Аннигилирует с обычным веществом при контакте, поэтому было бы необходимо предотвратить контакт, например, создав антивещество в виде твердых заряженных или намагниченных частиц, и приостановив их с помощью электромагнитных полей , таких как магнитная бутылка в почти идеальном пустом вакууме. . Очевидное решение - удерживать заряженный объект внутри одинаково заряженного контейнера - невозможно, поскольку электрическое поле внутри однородно. По этой причине необходимо иметь заряженные объекты, движущиеся относительно контейнера, которые могут быть ограничены в центральной области магнитными полями; например, в виде тороида или ловушки Пеннинга (см. ниже).

Для достижения компактности с учетом макроскопического веса общий электрический заряд ядра оружия на антивеществе должен быть очень мал по сравнению с количеством частиц. Например, невозможно создать оружие с использованием одних позитронов из-за их взаимного отталкивания. Ядро оружия на антивеществе должно состоять в основном из нейтральных античастиц. В лабораториях были произведены чрезвычайно небольшие количества антиводорода , но они содержали его (путем охлаждения до температуры в несколько милликельвинов и заключения в ловушку Пеннинга).) крайне сложно. И даже если бы эти предложенные эксперименты были успешными, они бы улавливали только несколько атомов антиводорода для исследовательских целей, что слишком мало для оружия или двигателей космических кораблей. Создано также антивещество Гелий-4. [11]

Сложность предотвращения случайного взрыва оружия на антивеществе можно сравнить с трудностью ядерного оружия. В то время как ядерное оружие является « отказоустойчивым », оружие на основе антивещества по своей сути « отказоустойчиво »: в оружии на антивеществе любой отказ сдерживания немедленно приведет к уничтожению, которое повредит или разрушит систему сдерживания и приведет к высвобождению всего. материала антивещества, в результате чего оружие полностью взорвалось с полной отдачей. Напротив, современное ядерное оружие взорвется со значительной мощностью, если (и только если) ядерный спусковой механизмвыстреливается с абсолютной точностью, в результате чего нейтронный источник полностью высвобождается (<микросекунд). Короче говоря, оружие на антивеществе необходимо активно предохранять от детонации; в то время как ядерное оружие не будет, если оно не будет сделано специально.

Стоимость [ править ]

По состоянию на 2004 год стоимость производства одной миллионной грамма антивещества оценивалась в 60 миллиардов долларов США. [12]

Меньшее оружие более экономично: современная ручная граната MK3 содержит 227 г тротила . [13] Одна миллиардная грамма позитронов содержит столько же энергии, сколько 37,8 килограмма (83 фунта) тротила, [12] что делает стоимость «ручной позитронной гранаты» в 2004 году (10 триллионной грамма антивещества, 378 г тротилового эквивалента) ), которая могла быть помещена в снайперскую пулю 600 000 долларов США. Это исключает стоимость устройства микроизоляции, если такое возможно. [ оригинальное исследование? ]

Оружие, катализируемое антивеществом [ править ]

Катализируемый антивеществом ядерный импульсный двигатель предлагает использовать антивещество в качестве «спускового механизма» [14] для инициирования небольших ядерных взрывов; взрывы создают тягу к космическому кораблю. Теоретически та же технология может быть использована для создания очень маленького и, возможно, «неделительного» (с очень низким уровнем ядерных осадков ) оружия (см. Чисто термоядерное оружие ). [15] [16] Оружие, катализируемое антивеществом, могло бы быть более разборчивым и приводить к менее длительному загрязнению, чем обычное ядерное оружие, и поэтому его использование могло бы быть более политически приемлемым .

Ссылки [ править ]

  1. ^ «Термоядерное топливо» . атомные ракеты . Проверено 5 марта 2020 .
  2. ^ "Антивещество топлива" . атомные ракеты . Проверено 5 марта 2020 .
  3. ^ «Производство антивещества для краткосрочных применений в двигательных установках» (PDF) . Архивировано из оригинального (PDF) 06 марта 2007 года. Стоимость производства больших количеств антивещества (например, в граммах или выше) с использованием существующих мощностей чрезвычайно высока.
  4. ^ а б «Ангелы и демоны» . ЦЕРН . Архивировано из оригинала на 2012-01-05.
  5. ^ Часто задаваемые вопросы по антиматерии, заархивированные 21 марта 2011 г. на Wayback Machine
  6. Перейти ↑ Bland, E. (1 декабря 2008 г.). «Лазерная техника производит массу антивещества» . NBC News . Проверено 16 июля 2009 . Ученые LLNL создали позитроны, выстрелив мощным лазером Titan в кусок золота толщиной в один миллиметр.
  7. ^ «Лазеры создают миллиарды частиц антивещества» . Космос онлайн . Архивировано 22 мая 2009 года.
  8. ^ «Миллиарды частиц антивещества, созданные в лаборатории» . Ливерморская национальная лаборатория Лоуренса . Архивировано 10 марта 2016 года . Проверено 9 марта 2016 .
  9. ^ "Управление энергетической информации США (EIA)" . www.eia.gov . Архивировано 28 января 2018 года . Дата обращения 4 мая 2018 .
  10. ^ «Манхэттенский проект» . Архивировано 28 декабря 2014 года . Проверено 17 января 2015 года .
  11. ^ "гелий-антиматерия-двойник-созданный" . Проверено 16 декабря 2020 .
  12. ^ a b «Военно-воздушные силы, преследующие оружие на основе антивещества / Программа была разрекламирована публично, затем последовал официальный приказ о замалчивании» . Хроники Сан-Франциско . Архивировано 29 декабря 2014 года . Проверено 17 января 2015 года .
  13. ^ Докери, Кевин (2004). Оружие морских котиков . Нью-Йорк: Издательская группа Беркли. п. 237.
  14. ^ "Антивещественное оружие" . cui.unige.ch . Архивировано 24 апреля 2013 года . Дата обращения 4 мая 2018 .
  15. ↑ Рэмси, Сайед (12 мая 2016 г.). Инструменты войны: история оружия в наше время . ISBN компании Vij Books India Pvt Ltd. 9789386019837. Архивировано 16 августа 2017 года . Проверено 4 мая 2018 г. - через Google Книги.
  16. ^ "Подробная информация о термоядерных бомбах, вызванных антивеществом - NextBigFuture.com" . nextbigfuture.com . 22 сентября 2015 года. Архивировано 22 апреля 2017 года . Дата обращения 4 мая 2018 .

Внешние ссылки [ править ]

  • В центре внимания «Ангелы и демоны» - обсуждение на общедоступном веб-сайте ЦЕРН вопроса о жизнеспособности использования антивещества для получения энергии и оружия.
  • «Военно-воздушные силы разрабатывают оружие на основе антивещества: программа была разрекламирована публично, затем был издан официальный приказ о замалчивании»
  • Страница обсуждает возможность использования антивещества в качестве триггера термоядерного взрыва
  • Документ, в котором обсуждается количество антипротонов, необходимое для зажигания термоядерного оружия.