مثير للإعجاب

هل يمكن أن تعمل مفاعلات المادة المضادة؟

هل يمكن أن تعمل مفاعلات المادة المضادة؟


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

المؤسسة المركبة, من المفترض أن يكون مألوفًا لمحبي سلسلة "Star Trek" يستخدم تقنية مذهلة تسمى warp drive ، وهو مصدر طاقة متطور له مادة مضادة في قلبه. يُفترض أن المادة المضادة تنتج كل الطاقة التي يحتاجها طاقم السفينة للتشوه حول المجرة والحصول على مغامرات. بطبيعة الحال ، مثل محطة توليد الكهرباء هو عمل الخيال العلمي.

ومع ذلك ، يبدو أنه من المفيد للغاية أن يتساءل الناس غالبًا ما إذا كان يمكن استخدام مفهوم ينطوي على مادة مضادة لتشغيل المركبات الفضائية بين النجوم. اتضح أن العلم سليم ، لكن بعض العقبات تقف بالتأكيد في طريق تحويل مصدر قوة الأحلام هذا إلى حقيقة قابلة للاستخدام.

ما هو المادة المضادة؟

مصدر قوة المؤسسة هو رد فعل بسيط تنبأ به الفيزياء. المسألة هي "الأشياء" من النجوم والكواكب ، ولنا. إنها تتكون من الإلكترونات والبروتونات والنيوترونات.

المادة المضادة هي عكس الأمر ، فهي نوع من المادة "المرآة". وهي تتألف من جزيئات هي ، على حدة ، جسيمات مضادة للعديد من لبنات البناء للمادة ، مثل البوزيترونات (الجسيمات المضادة للإلكترونات) والبروتونات المضادة (الجسيمات المضادة للبروتونات). هذه الجسيمات المضادة متطابقة في معظم الطرق مع نظرائها في المواد العادية ، باستثناء أن لديهم شحنة معاكسة. إذا أمكن جمعها مع جزيئات المادة العادية في نوع ما من الحجرة ، فستكون النتيجة إطلاقًا عملاقًا للطاقة. هذه الطاقة يمكن ، نظريًا ، تشغيل مركبة فضائية.

كيف يتم إنشاء المادة المضادة؟

الطبيعة تخلق جسيمات مضادة ، وليس بكميات كبيرة. يتم إنشاء الجسيمات المضادة في العمليات التي تحدث بشكل طبيعي وكذلك من خلال الوسائل التجريبية مثل مسرعات الجسيمات الكبيرة في تصادمات الطاقة العالية. لقد وجد عمل حديث أن المادة المضادة يتم إنشاؤها بشكل طبيعي فوق غيوم العاصفة ، وهي أول وسيلة يتم إنتاجها بشكل طبيعي على الأرض وفي غلافها الجوي.

خلاف ذلك ، يحتاج الأمر إلى كميات هائلة من الحرارة والطاقة لإنشاء المادة المضادة ، مثل أثناء المستعرات الأعظمية أو داخل النجوم الرئيسية المتسلسلة ، مثل الشمس. نحن في أي مكان بالقرب من القدرة على محاكاة هذه الأنواع الضخمة من النباتات الانصهار.

كيف يمكن أن تعمل محطات توليد الطاقة من المادة المضادة

من الناحية النظرية ، يتم الجمع بين المادة وما يعادله من المادة المضادة وعلى الفور ، كما يوحي الاسم ، إبادة بعضنا البعض ، وإطلاق الطاقة. كيف سيتم بناء محطة توليد كهرباء كهذه؟

أولاً ، يجب أن يتم بناؤه بعناية فائقة بسبب الكميات الضخمة من الطاقة المعنية. سيتم احتواء المادة المضادة بشكل منفصل عن المادة الطبيعية بواسطة الحقول المغناطيسية بحيث لا تحدث تفاعلات غير مقصودة. ثم يتم استخراج الطاقة بنفس الطريقة التي تلتقط بها المفاعلات النووية الحرارة المستهلكة والطاقة الضوئية من تفاعلات الانشطار.

ستكون مفاعلات المادة المضادة أوامر من حيث الحجم أكثر كفاءة في إنتاج الطاقة من الانصهار ، وهي أفضل آلية تفاعل التالية. ومع ذلك ، لا يزال من غير الممكن التقاط الطاقة المنبعثة بالكامل من حدث المادة المضادة. يتم تنفيذ كمية كبيرة من الناتج عن طريق النيوتريونات ، وهي جسيمات عديمة الكتلة تقريبًا تتفاعل ضعيفًا جدًا مع المادة التي يكاد يكون من المستحيل التقاطها ، على الأقل لأغراض استخراج الطاقة.

مشاكل مع تقنية المادة المضادة

المخاوف المتعلقة بالحصول على الطاقة ليست مهمة مثل الحصول على مادة مضادة كافية للقيام بهذه المهمة. أولا ، نحن بحاجة إلى مادة مضادة كافية. هذه هي الصعوبة الرئيسية: الحصول على كمية كبيرة من المادة المضادة لدعم المفاعل. في حين أن العلماء ابتكروا كميات صغيرة من المادة المضادة ، تتراوح بين البوزيترونات والبروتونات المضادة والذرات المضادة للهيدروجين وحتى بعض ذرات الهيليوم المضادة ، إلا أنها لم تكن بكميات كافية كافية لتشغيل الكثير من أي شيء.

إذا كان المهندسون يجمعون كل المادة المضادة التي تم صنعها من أي وقت مضى بشكل مصطنع ، فعندما يقترن بالمادة الطبيعية ، سيكون من النادر أن يكون كافيًا لإضاءة لمبة إضاءة قياسية لأكثر من بضع دقائق.

وعلاوة على ذلك ، فإن التكلفة ستكون مرتفعة بشكل لا يصدق. تعتبر مسرعات الجسيمات باهظة الثمن ، حتى لإنتاج كمية صغيرة من المادة المضادة في تصادماتها. في السيناريو الأفضل ، سيكلف الأمر حوالي 25 مليار دولار لإنتاج غرام واحد من البوزيترونات. ويشير الباحثون في CERN إلى أن الأمر سيستغرق 100 مليون دولار و 100 مليار سنة لتشغيل معجلهم لإنتاج غرام واحد من المادة المضادة.

من الواضح ، على الأقل مع توفر التكنولوجيا المتاحة حاليًا ، لا يبدو تصنيع المادة المضادة بانتظام واعدًا ، مما يجعل البطولات بعيدة المنال لفترة من الوقت. ومع ذلك ، تبحث ناسا عن طرق لالتقاط مادة مضادة تم إنشاؤها بشكل طبيعي ، والتي يمكن أن تكون وسيلة واعدة لسفن الفضاء أثناء انتقالها عبر المجرة.

البحث عن المادة المضادة

أين يبحث العلماء عن مادة مضادة كافية للقيام بالخدعة؟ تحتوي أحزمة Van Allen الإشعاعية - على شكل أجزاء من الجزيئات المشحونة التي تحيط بالأرض - على كميات كبيرة من الجسيمات المضادة. يتم إنشاء هذه كما تتفاعل جزيئات عالية الطاقة المشحونة من الشمس مع المجال المغناطيسي للأرض. لذلك قد يكون من الممكن التقاط هذا المادة المضادة والحفاظ عليها في "زجاجات" المجال المغناطيسي حتى تتمكن السفينة من استخدامها للدفع.

أيضًا ، مع الاكتشاف الأخير لإنشاء المادة المضادة فوق غيوم العاصفة ، قد يكون من الممكن التقاط بعض هذه الجزيئات لاستخداماتنا. ومع ذلك ، لأن ردود الفعل تحدث في الغلاف الجوي لدينا ، فإن المادة المضادة تتفاعل حتما مع المادة الطبيعية وتبيد ، على الأرجح قبل أن تتاح لنا فرصة لالتقاطها.

لذلك ، في حين أنه لا يزال مكلفًا للغاية ولا تزال تقنيات الالتقاط قيد الدراسة ، فقد يكون من الممكن يوما ما تطوير تقنية يمكنها جمع المادة المضادة من الفضاء المحيط بنا بتكلفة أقل من الخلق المصطنع على الأرض.

مستقبل مفاعلات المادة المضادة

مع تقدم التكنولوجيا وبدأنا في فهم كيفية إنشاء المادة المضادة بشكل أفضل ، يمكن للعلماء البدء في تطوير طرق لالتقاط الجزيئات بعيد المنال التي يتم إنشاؤها بشكل طبيعي. لذلك ، ليس من المستحيل أن نتمكن في يوم من الأيام من الحصول على مصادر طاقة مثل تلك التي تصورها الخيال العلمي.

تحرير وتحديث كارولين كولينز بيترسن


Video, Sitemap-Video, Sitemap-Videos