Ist es möglich, ähnlich geladene Teilchen in einem Magnetfeld oder in Fallen im Allgemeinen in großem Maßstab einzuschließen (sagen wir, alle haben eine positive Ladung) und könnten ganz einfach als Energiereserven genutzt werden?
Ist es nicht einfacher zu implementieren, als Antimaterie (z. B. Antiwasserstoff) in einen magnetischen Speicher zu legen?
Könnte es in unsere aktuelle Technologie implementiert werden?
Dies ist die Frage, wie sie ursprünglich formuliert wurde, um mehr Hintergrundinformationen zu erhalten.
Ich habe diese Frage gelesen und mich gewundert. Es scheint mir, dass eine der einfachsten Möglichkeiten, Antimaterie zu speichern, darin besteht, zu verhindern, dass jedes Paar in Kontakt kommt.
Wenn wir Antihydrogen lagern sollen, könnte es leicht an die Wand des Behälters fallen und es vernichten.
Aber was, wenn wir sie in Plasmaform halten?
Meine Lösung ist, Leptonen mit Antiquarks und Antileptonen mit Quarks zu halten. Sagen wir, wir halten Positronen mit Protonen in einem Behälter, und wir halten Elektronen mit Antiprotonen in verschiedenen Behältern. Ich denke, es wäre einfacher, sie einzudämmen, da ihre ähnlichen Ladungen (positive Ladungen von Positronen und Protonen und negative Ladungen von Elektronen und Antiprotonen) es uns ermöglichen, sie leicht in einem magnetischen Behälter einzuschließen.
Hinweis: Nehmen Sie an, dass Antimaterie im Kontext dieser Frage nicht so selten ist wie heute.
TL;DR:
Die Details
Geladene Antimaterie (dh Antiprotonen) wird derzeit hauptsächlich mit einer Magnetfalle/ einem Magnetspiegel gespeichert . In diesen Systemen speichern wir eine kleine Anzahl von Anti-Wasserstoffkernen (Anti-Protonen).
Forscher haben neutrales Anti-Wasserstoff (Anti-Proton mit Positron) hergestellt und bis zu 16 Minuten am Stück gespeichert .
Darüber hinaus wurde festgestellt, dass die Erde und der Saturn auf natürliche Weise Antimaterie produzieren und in ihren Magnetfeldern speichern . Die Lagerung in Ringen wie diesem könnte als Langzeitspeicher funktionieren, würde aber nicht für die Verwendung als Treibstoff für Raumfahrzeuge funktionieren.
Schauen wir uns also ein Best-Case - Szenario an und nehmen an, wir haben eine Methode entwickelt, um Anti-Wolfram (Element mit dem niedrigsten Dampfdruck) zu erzeugen. Legen Sie eine kleine Ladung darauf, damit wir mit elektromagnetischen Feldern umgehen können.
Stellen Sie Ihren Anti-Wolfram-Block in ein perfektes Vakuum (wir können dies nicht erreichen, aber nehmen wir an, dass wir es können) und kühlen Sie den Block, um den Dampfdruck zu reduzieren.
Wenn sich streunende Antiatome und Atome von der festen Struktur lösen, wandern sie umher und treffen schließlich auf etwas (entweder Materie oder Antimaterie). Wenn ein Wolframatom auf ein anderes Wolframatom trifft, passiert nicht viel. Wenn Anti-Wolfram jedoch auf Wolfram trifft, wird all diese Energie in Ihrem Kraftstofftank freigesetzt . Jede einzelne Reaktion macht nicht viel, außer die Oberfläche, auf der der Aufprall stattfand, leicht zu erwärmen.
Diese Erwärmung führt jedoch dazu, dass sich zusätzliche Atome von der Oberfläche lösen und wiederholte Kollisionen verursachen. Ich habe einen Artikel gelesen, der darauf hinwies, dass wir, da wir den Anti-Wolfram-Block nur durch Strahlungskühlung kühlen können, mit der Energieerzeugung nicht Schritt halten können und die Temperatur dieses Blocks mit der Zeit ansteigt.
Mit zunehmender Temperatur steigt auch die Reaktionsgeschwindigkeit. Irgendwann wird die Temperatur hoch genug, um zerstörerisch zu werden, Sie verlieren die Eindämmung und Ihr Schiff macht BOOM .
Ich bin zu diesem Zeitpunkt nicht in der Lage, die notwendigen Berechnungen durchzuführen, und meine Erinnerung an all dies ist mindestens 10 Jahre alt - also könnte ich mich definitiv irren.
Nach wie vor ist die Massen- und Langzeitspeicherung von Antimaterie ein Problem, das wir noch nicht gelöst haben und für das wir mit unserem aktuellen Stand des Wissens und der Technologie keine guten Lösungsstrategien haben.
Wie es aussehen/funktionieren könnte
Aber die plausibelste Strategie würde wahrscheinlich in etwa so aussehen, wie ich es oben beschrieben habe: ein Metall mit niedrigem Dampfdruck, das in einem Behälter aus demselben Material unter vollständigem Vakuum gelagert wird.
Sie befreien die Wolframatome für die Verwendung im Motor, indem Sie sie mit einem sehr präzisen Laser treffen, der darauf ausgelegt ist, die Atome loszuschlagen und sie gleichzeitig zu ionisieren. Verwenden Sie dann elektromagnetische Felder und Laser, um die freigesetzten Partikel in die Reaktionskammer zu manipulieren.
Das Potenzial der Speicherung von Antimaterie liegt nur knapp außerhalb unserer Reichweite, da Wissenschaftler am CERN eine elektromagnetische „Falle“ entdeckt haben, die Antimaterie enthält. Wenn entwickelt, könnte Antimaterie so hergestellt werden, dass sie eine Gesamtladung hat, die der des elektromagnetischen Feldes entspricht (vorausgesetzt, Sie haben kein Kraftfeld aus beispielsweise Star Wars oder Star Trek), und die beiden würden sich gegenseitig abstoßen. Das Problem ist jedoch, dass Sie einen kontrollierten Raum für den Vernichtungsprozess benötigen würden, wenn Sie die Antimaterie in einem Treibstoff oder Schiff irgendeiner Art verwenden wollten, und wenn die Reaktion zu groß werden würde, würde sich das Schiff je nach dem in eine katastrophale Explosionszone verwandeln Menge gespeicherter Antimaterie
Einsteins Theorie (E = mc ^ 2) besagt jedoch, dass die Energie der Materie-Antimaterie-Vernichtung mit Photonen auf zwei Arten freigesetzt würde, und so würde etwas Energie auf das Schiff treffen, möglicherweise Schaden anrichten und der Rest der Energie ineffizient sein. Wenn Sie jedoch die Antimaterie manipulieren könnten, um die Energie in konzentrierten Explosionen mit einer Art Deflektorschild in das Schiff zu senden, könnte dies möglicherweise das Schiff antreiben. Allerdings ist eine Weltraumreise zu weiteren Galaxien heutzutage praktisch unmöglich!
Es besteht auch die Möglichkeit, einen 100% effizienten Hadronen-Beschleuniger zu entwerfen, der in der Lage ist, Antimaterie an einem Ort zu produzieren, der keinen Strom im Produktionsprozess verschwendet und jedes Mal Antimaterie erzeugt, um Geld und Strom zu sparen; weil es heutzutage ein paar Milliarden kostet, ein paar Gramm Antimaterie herzustellen. Man weiß nie – in den frühen 1900er Jahren dachte niemand, dass es möglich sein würde, zum Mond zu fliegen, und sie taten es aufgrund des technologischen Fortschritts im Jahr 1969.
Es besteht auch die Möglichkeit, Antimaterie als Ersatz für fossile Brennstoffe zu verwenden, da 2008 nur 368 kg Antimaterie benötigt wurden, um die Welt mit Energie zu versorgen, da sie bei ihrer Vernichtung 1,8 x 10 ^ 17 j Energie freisetzt und somit möglicherweise die Welten ersetzen könnte Energieproblem, wenn Sie natürlich einen 100% effizienten Collider bauen und dann kein Strom für den Prozess verschwendet würde und so weiter; auch wenn bei der Teilchenkollision größere Mengen an Antimaterie entstehen könnten.
Die häusliche Nutzung von Antimaterie wäre jedoch in dieser wissenschaftlichen Ära schwierig, da wir gerade erst an der Oberfläche von Antimaterie gekratzt haben, und daher wäre die Vernichtung von Antimaterie in einem Haushalt schwer zu kontrollieren, es sei denn, die Energieanlagen bauen uns heute mit „sauberer“ Energie.
Die einzige andere Verwendung von Antimaterie sind wirklich wissenschaftliche Studien und Bomben. Wenn jedoch heute ein Land eine Antimaterie-Bombe herausbringen würde, würden die Menschen ernsthaft in Betracht ziehen, ob ihnen von Außerirdischen geholfen worden wäre, da die Eindämmung von Antimaterie in ausreichenden Mengen äußerst ausgeklügelt ist und in Details der Quanten- und Teilchenphysik geht, die noch nicht entwickelt wurden. Die wissenschaftliche Erforschung von Antimaterie wäre hoch, da die Menschen nach Nobelpreisen eilen würden, um herauszufinden, warum das Universum nach einer Milliardstel Sekunde aufgehört hat, Antimaterie zu erzeugen, und weiterhin gewöhnliche Materie erzeugt hat – was zusammen mit dunkler Materie und dunkler Energie die größten Geheimnisse darin sind Physik heute!
Samuel
Monika Cellio