Информация

Карта сайта

Эволюция arrow История вещей arrow Наука arrow Аннигиляция - энергия будущего?
2014-06-12 12:08:33
Аннигиляция - энергия будущего?
Печать E-mail
(0 голосов)

 

 

Периодически в отдаленных уголках Вселенной происходят взрывы чудовищной мощности - Gamma Ray Bursts. 


Периодически в отдаленных уголках Вселенной происходят взрывы чудовищной мощности - Gamma Ray Bursts. Эти взрывы длятся от нескольких секунд до нескольких часов, а в гамма-диапазоне при этом выделяется столько энергии, что таинственные «молнии» оказываются в миллиарды миллиардов раз ярче Солнца, далеко превосходя по своей мощности даже взрывы сверхновых. Случись такая вспышка хотя бы в нескольких тысячах световых лет от Земли, на поверхность нашей планеты хлынет столько заряженных частиц, сколько достигло ее за последние сто тысяч лет. Произойдет страшное радиоактивное заражение воздуха и почвы. Доза его будет смертельной для всего живого. За один месяц погибнет половина населения планеты. Ученые не исключают что самая массовая гибель животных на Земле — Пермская катастрофа, случившаяся 250 миллионов лет назад,— тоже могла быть вызвана Gamma Ray Burst. Тогда погибло большинство растений и животных, населявших нашу планету. По некоторым данным, жертвами странного мора стали 96% обитателей Земли.

Gamma Ray Bursts
Что же служит причиной ужасающих радиоактивных взрывов? Единства мнений по этому поводу в научном мире не выработано. Часто астрономы связывают их с нейтронными звездами, накопившими громадную энергию за счет гравитации. В таком случае эти жуткие «молнии» вспыхивают когда нейтронная звезда исчезает в чреве огромной черной дыры. Проваливаясь в бездну, она бросает последний луч, освещая Вселенную удивительным заревом. Механизм этого явления пытаются также описать на основе столкновений двух нейтронных звезд, выдвигают гипотезы о существовании гигантских сверхновых, или коллапсаров, находят взаимосвязь между распределением мест гамма-вспышек и районами концентрации таинственной темной материи. Многие ученые полагают, что вспышки происходят, когда сталкиваются небесные тела из вещества и антивещества. Возможно, где-то существуют миры, состоящие из антиматерии. Популярная среди физиков «теория струн» допускает это. При встрече потоков вещества и антивещества или соответствующих небесных тел, - а где им встречаться, как не на краю мироздания? — происходит мгновенная аннигиляция. Ее сопровождает смертоносная вспышка гамма-лучей.

Сейчас физикам хорошо известно, что каждая элементарная заряженная частица имеет свой антипод - античастицу. Впервые на возможность существования античастиц указал в 1931 году британский физик-теоретик Поль Дирак. Исходя из представлений о симметричности нашего мира, он предположил, что наряду с отрицательно заряженным электроном должен существовать и его антипод - такая же частица с положительным зарядом. Год спустя американский физик Андерсон обнаружил такую частицу в составе космических лучей и назвал ее позитроном. Позже было установлено, что при взаимодействии электрона с позитроном происходит аннигиляция — взаимопоглощение частиц, сопровождающееся выделением огромного количества энергии, в основном в виде гамма-квантов и других видов жесткого излучения. Причем при прочих равных условиях количество энергии тем больше, чем выше масса исходных частиц. Поэтому наряду с парами электрон-позитрон физики пытаются экспериментировать и с парами протон-антипротон, а также атом-антиатом.

Антипротоны впервые были получены в 1955 году при столкновении протонов с медной мишенью на ускорителе-бетатроне в Национальной лаборатории имени Лоуренса в Беркли. Антиатомы же впервые были созданы в 1995 году в Европейской лаборатории физики элементарных частиц (CERN) близ Женевы. Там исследователи заставили пучок антипротонов, циркулирующих в накопительном кольце, пересекаться со струей атомов ксенона. Иногда при столкновении возникала пара позитрон-антипротон, причем позитрон и антипротон отлетали вместе и образовывали атом антиводорода. Тогда было зарегистрировано девять антиатомов, летящих с околосветовой скоростью. 8 1998 году в таком же эксперименте в лаборатории Ферми было получено 57 антиатомов. В дальнейшем были получены холодные атомы антиводорода, а группа под названием ASACUSA занялась изучением экзотических атомов гелия, в которых один из электронов заменен антипротоном.

Исследования показали, что массы протонов и антипротонов совпали по крайней мере вплоть до десятого знака после запятой. Вместе с тем экспертменты, которые провели в США на Стэнфордском ускорителе, показали, что вещество и антивещество занимают в мироздании отнюдь не симметричные позиции. Там ученые с 1999 по 2004 год наблюдали в общей сложности 200 миллионов случаев распада мезонов. В 910 случаях В-мезоны распадались на каон и пион, а вот анти-В-мезоны распадались подобным образом лишь 696 раз. Если бы вещество и антивещество были абсолютно симметричны, то показатели распада частиц и античастиц были бы примерно одинаковы.

Что кроется за этой загадкой, пока неизвестно, но ученые уже мечтают заполучить запасы антивещества. Считается, что его можно использовать для борьбы с раковыми опухолями с эффективностью куда большей, чем при радиотерапии. Частицы (раковые клетки) и античастицы (антипротоны) уничтожались бы, опухоль таяла подобно снегу, и антипротоны не повреждали здоровую ткань. Космонавты благодаря антиматерии могли бы получить самый эффективный двигатель за всю историю техники. Космический корабль, оборудованный им, разгонялся бы до скорости 100 тысяч километров в секунду. Для вывода на околоземную орбиту стотонного корабля хватило бы количества энергии, скрытой в брикете антивещества размером с кусочек сахара. Ведь, по данным НАСА, в 42 миллиграммах антипротонов содержится не меньше энергии, чем в 750 тоннах топлива и окислителя.

По расчетам американской фирмы Hbar Technologies, финансируемой НАСА, было бы достаточно 17 граммов антивещества, чтобы автоматический зонд за сорок лет долетел до звезды альфа Центавра, то есть преодолел расстояние в 4,3 световых года. Специалисты отдела «революционного вооружения» при BK США считают что потребуется приблизительно полтора десятилетия и около двух миллиардов долларов, — чтобы создать прототип двигателя, работающего на антивеществе. Для хранения столь взрывоопасного топлива, как антиводород, его необходимо охлаждать почти до абсолютного нуля. Тогда тепловое движение антиатомов практически прекратится, и они перестанут вступать в реакцию с частицами обычного вещества.

Свои надежды на антивещество возлагают и военные. Подсчитано, что одной миллионной доли грамма позитронов, «встретившихся» с обычным веществом, достаточно, чтобы создать взрыв, эквивалентный 37,8 килограмма тринитротолуола. Аннигиляция одного грамма вещества и антивещества породила бы взрыв, равноценный энергии, заключенной в 40 000 тонн тротила. Считается, что на территории, где применят аннигиляционное оружие, после взрыва не будет радиоактивного заражения.

Однако до получения антивещества хотя бы в миллиграммовых количествах пока очень далеко. Антипротонный замедлитель в CERN производит 20 миллионов антипротонов каждые 100 секунд, что ничтожно мало. Надо научиться и хранить большие количества антивещества. Специалисты НАСА Стивен Хоув и Джеральд Джексон предлагают хранить антиводород в виде твердых шариков диаметром 150 микрометров, которые можно было бы наэлектризовать и подвесить в системе электростатических ловушек. Все это, казалось бы, пока представляет собой далекие от практики рассуждения. Но некоторое время назад Пентагон наложил запрет на публикацию материалов об исследованиях в области антивещества. В 30-е годы прошлого столетия, когда все шло к созданию атомной бомбы, из открытой печати исчезли упоминания о работах в области исследования урана. Ситуация повторяется?
 

 
Этот день в истории
20 июня
1793Американец Эли Уитни (Eli Whitney) запатентовал хлопкоочистительную машину
1837Англия выпустила свою первую почтовую марку, однопенсовую Королеву Викторию
1840Сэмюэл Морзе (Samuel Finley Breese Morse) запатентовал телеграф
1926В Москве появились первые советские такси. 15 итальянских «фиатов» и французских «рено» можно было легко узнать по непременной ярко-желтой полосе на кузове машины и фирменной одежде водителей: кожаным куртке и шлему... Упраздненные после революции как «буржуазное явление», таксомоторы вернулись на столичные улицы по воле Моссовета. «Для возобновления института платных перевозок» - так объяснили свое решение власти...
        cм. по теме: История такси »
1949Американская теннисистка Гаси Моран на Уимблдонском турнире стала причиной громкого скандала. Именно представительница США стала первой женщиной на теннисном корте, позволившей себе одеть настолько короткую юбку, что из-под нее зрители на секунду заметили коротенькие штанишки. Фото Моран в скандальном наряде обошло газеты и журналы по всему миру
        cм. по теме: История тенниса »
1993Совершён первый пробный железнодорожный рейс по туннелю под Ла-Маншем
Поиск
 

 
Случайные
Рейтинг
Популярные
Статьи