antimatéria - Antimatter


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Na moderna física , antimatéria é definido como um material de composto do anti-partícula (ou "parceiros") para os correspondentes partículas de ordinário matéria . Números microscópicas de anti-partículas são gerados diariamente em aceleradores de partículas e em processos naturais como raios cósmicos colisões e alguns tipos de decaimento radioactivo , mas apenas uma pequena fracção delas foram ligados com sucesso em experiências para formar anti-átomos. Nenhuma quantidade macroscópica de antimatéria já foi montada devido ao custo extremo e dificuldade de produção e manuseio.

Em teoria, uma partícula e o seu anti-partícula (por exemplo, protão e antiproton) tem a mesma massa que um outro, mas oposta carga eléctrica e outras diferenças em números quânticos . Por exemplo, um próton tem carga positiva, enquanto um antipróton tem carga negativa.

Uma colisão entre qualquer partícula e o seu parceiro de antiparticle é conhecido por levar a sua mútua aniquilação , dando origem a várias proporções de intensas fótons ( raios gama ), neutrinos , e pares de partículas-antiparticle vezes menos maciças. Annihilation normalmente resulta em uma liberação de energia que fica disponível para o calor ou trabalho. A quantidade de energia libertada é geralmente proporcional à massa total da matéria e a anti-colisão, de acordo com a equivalência massa-energia equação, E = mc 2 .

Antimatter partículas se ligam uns com os outros para formar antimatéria, assim como partículas normais ligam-se para formar matéria normal. Por exemplo, um positrões (a antiparticle do electrão ) e uma antiproton (a antiparticle do protão ) pode formar um antihydrogen átomo. Os núcleos de antihelium foram produzidos artificialmente com dificuldade, e estes são os anti-núcleos mais complexos, até agora observadas. Princípios físicos indicam que antimatéria complexo núcleos atómicos são possíveis, bem como anti-átomos correspondentes aos elementos químicos conhecidos.

Há fortes evidências de que o universo observável é composto quase inteiramente de matéria comum, em oposição a uma mistura igual de matéria e antimatéria. Esta assimetria de matéria e antimatéria no universo visível é um dos grandes problemas não resolvidos da física . O processo pelo qual esta desigualdade entre a matéria e a anti-partículas desenvolvido é chamado bariogênese .


Há cerca de 500 terrestres de raios gama flashes diários. Os pontos vermelhos mostram os manchado pelo Telescópio Espacial de Raios Gama Fermi em 2010. As áreas azuis indicam onde o potencial de relâmpago pode ocorrer por terrestres de raios gama flashes.
Um vídeo mostrando como os cientistas usaram detector de raios gama Telescópio Espacial Fermi Gamma-ray de descobrir rajadas de antimatéria de tempestades

Definição formal

Antimatter partículas pode ser definido pela sua negativa número bárion ou leptão número , enquanto "normais" (não) antimatéria partículas de matéria têm um bárion positivo ou número lepton. Estas duas classes de partículas são os parceiros antipartícula de um outro.

História do conceito

A idéia de matéria negativa aparece em teorias anteriores de matéria que já foram abandonados. Usando o que já foi popular teoria vortex de gravidade , a possibilidade de assunto com gravidade negativa foi discutido por William Hicks na década de 1880. Entre os anos 1880 e 1890, Karl Pearson propôs a existência de "esguichos" e pias do fluxo de éter . Os esguichos representado matéria normal e as pias representado matéria negativa. A teoria de Pearson exigida uma quarta dimensão para o éter a fluir de e para.

O termo antimatéria foi usado pela primeira vez por Arthur Schuster em duas cartas em vez lunático a Nature em 1898, no qual ele cunhou o termo. Ele hipótese antiatoms, bem como sistemas solares de antimatéria inteiros, e discutiu a possibilidade de matéria e antimatéria aniquilar uns aos outros. As idéias de Schuster não eram uma proposta teórica séria, apenas especulação, e como as ideias anteriores, diferia do conceito moderno de antimatéria no que possuía gravidade negativa .

A teoria moderna da antimatéria começou em 1928, com um papel por Paul Dirac . Dirac percebeu que sua versão relativista da equação de onda de Schrödinger para os elétrons previu a possibilidade de antielétrons . Estes foram descobertos por Carl D. Anderson em 1932 e nomeado positrons (a maleta de "elétron positivo"). Embora Dirac não se usar o anti-matéria prazo, o seu uso resulta em naturalmente suficiente de antielétrons, antiprotons, etc. Um completo tabela periódica de antimatéria foi prevista por Charles Janet em 1929.

A interpretação Feynman-Stueckelberg afirma que a antimatéria e antipartículas são partículas regulares que viajam para trás no tempo.

Notação

Uma maneira de denotar uma antipartícula é pela adição de uma barra sobre o símbolo da partícula. Por exemplo, o protão e antiproton são indicadas como se
p
e
p
, Respectivamente. O mesmo se aplica se um vier a tratar uma partula pelos seus componentes constituintes. Um próton é composto de
você

você

d
quark , de modo que um antiproton deve, portanto, ser formada a partir de
você

você

d
antiquarks . Outra convenção é distinguir partículas por sua carga eléctrica . Assim, o electrão e de positrões são indicados simplesmente como
e -
e
e +
respectivamente. No entanto, para evitar confusão, as duas convenções nunca são misturados.

propriedades

Há fortes razões teóricas para acreditar que, além do fato de que antipartículas têm sinais diferentes em todos os encargos (como a carga elétrica e rotação), matéria e antimatéria têm exatamente as mesmas propriedades. Isto significa uma partícula e a sua anti correspondente deve têm massas idênticas e tempos de vida de decaimento (se instável). Implica também que, por exemplo, uma estrela feita de antimatéria (um "Antistar") irá brilhar como uma estrela comum. Esta ideia foi testada experimentalmente em 2016 pela ALPHA experiência, que mediu a transição entre os dois estados de energia mais baixos de anti-hidrogênio . Os resultados, que são idênticos ao do hidrogénio, confirmaram a validade de mecânica quântica para anti-matéria.

Origem e assimetria

Quase toda a matéria observável da Terra parece ser feita de matéria em vez de antimatéria. Se regiões dominadas por antimatéria de espaço existiu, os raios gama produzidos nas reações de aniquilação ao longo da fronteira entre as regiões matéria e antimatéria seria detectável.

Antipartículas são criados em todo o universo , onde colisões de partículas de alta energia ter lugar. De alta energia dos raios cósmicos que afetam a atmosfera da Terra (ou qualquer outra matéria no Sistema Solar ) produzem pequenas quantidades de antipartículas nas resultantes jatos de partículas , que são imediatamente aniquiladas pelo contato com a matéria nas proximidades. Eles podem igualmente ser produzidos em regiões como o centro da maneira leitosa e outros galáxias, onde os eventos celestes muito energéticas ocorrem (principalmente a interação de jactos de relativistas com o meio interestelar ). A presença do anti-matéria resultante é detectável pelos dois raios gama produzidos a cada tempo positrões aniquilar com a matéria nas proximidades. A frequência e comprimento de onda dos raios gama indicam que cada um carrega 511  keV de energia (ou seja, a massa em repouso de um electrão multiplicados por c 2 ).

Observações da Agência Espacial Europeia de satélite INTEGRAL pode explicar a origem de uma nuvem de antimatéria gigante em torno do centro da galáxia. As observações mostram que a nuvem é assimétrica e corresponde ao padrão de binários de raios-X (sistemas estelares binários que contêm buracos negros ou estrelas de nêutrons), principalmente em um lado do centro galáctico. Embora o mecanismo não é totalmente compreendido, é provável que envolvem a produção de pares elétron-pósitron, como matéria comum ganha energia cinética ao cair em um remanescente estelar .

Antimatéria pode existir em quantidades relativamente grandes em galáxias distantes devido à inflação cósmica no tempo primordial do universo. Galáxias de antimatéria, se existirem, deverão ter a mesma química e absorção e emissão espectros de galáxias de matéria normal, e seus objetos astronômicos seria observacionalmente idênticos, tornando-os difíceis de distinguir. NASA está tentando determinar se existem tais galáxias, procurando por assinaturas de raios-X e raios gama de eventos de aniquilação em colidindo superaglomerados .

Em outubro de 2017, os cientistas que trabalham no experimento BASE no CERN informou uma medida do antipróton momento magnético com uma precisão de 1,5 partes por bilhão. É consistente com a medição mais precisa do protão momento magnético (também fabricado pela BASE, em 2014), o que apoia a hipótese de simetria CPT . Esta medida representa a primeira vez que uma propriedade de antimatéria é conhecido de forma mais precisa do que a propriedade equivalente no assunto.

produção natural

Positrões são produzidos naturalmente em β + decai de ocorrência natural de isopos radioactivos (por exemplo, potássio-40 ) e em interacções de quanta de gama (emitida por núcleos radioactivos) com a matéria. Antineutrinos são outro tipo de antiparticle criado por radioactividade naturais (β - deterioração). Muitos tipos diferentes de antipartículas também são produzidos por (e contido em) os raios cósmicos . Em janeiro de 2011, pesquisa realizada pela American Astronomical Society descobriu a antimatéria (pósitrons) originárias acima do temporal nuvens; positrões são produzidos em flashes de raios gama criada por electrões acelerados por fortes campos eléctricos nas nuvens. Antiprótons também foram encontrados a existir nos cinturões de Van Allen em torno da Terra pelo módulo de PAMELA .

Antipartículas também são produzidos em qualquer meio ambiente com uma temperatura suficientemente elevada (energia média de partícula maior do que a produção de pares de limiar). Supõe-se que durante o período de bariogênese, quando o universo era extremamente quente e denso, matéria e antimatéria foram continuamente produzida e aniquilada. A presença de remanescentes matéria, ea ausência de antimatéria restante detectável, é chamado baryon assimetria . O mecanismo exacto que produz esta assimetria durante bariogênese continua a ser um problema por resolver. Uma das condições necessárias para esta assimetria é a violação de simetria CP , que foi experimentalmente observado na interacção fraca .

Observações recentes indicam buracos negros e estrelas de nêutrons produzir grandes quantidades de plasma de pósitrons-elétron através dos jatos.

Observação em raios cósmicos

Experimentos satélite encontraram provas de positrões e algumas antiprotons em raios cósmicos primários, no valor de menos do que 1% das partículas em raios cósmicos primários. Este antimatéria nem todos podem ter sido criados no Big Bang, mas em vez disso é atribuído ter sido produzidos por processos cíclicos em altas energias. Por exemplo, pares de electrão-positrão pode ser formado em pulsares , como uma estrela de neutrões magnetizados tesouras ciclo de rotação electrão-positrão pares da superfície da estrela. É aí que a antimatéria forma um vento que cai sobre o material ejetado da supernova progenitor. Este desgaste ocorre como "o vento relativista frio, magnetizado lançado pela estrela atinge o material ejetado não relativisticamente expansão, se forma um sistema de ondas de choque no impacto: a externa propaga no material ejetado, enquanto um choque reverso propaga em direção a estrela ". O ex ejecção de matéria na onda de choque exterior e o último a produção de anti-matéria na onda de choque inversa são etapas de um ciclo de espaço de tempo.

Os resultados preliminares do actualmente a operar Espectrômetro Alfa Magnético ( AMS-02 ) a bordo da Estação Espacial Internacional mostram que pósitrons nos raios cósmicos chegam sem direcionalidade, e com energias que variam de 10 GeV até 250 GeV. Em setembro de 2014, os novos resultados com quase duas vezes mais dados foram apresentados em uma palestra no CERN e publicado na Physical Review Letters. Uma nova medição da fracção de positrões até 500 GeV foi relatado, que mostra que os picos de fracção de positrões a um máximo de cerca de 16% do total de eventos de electrões + positrão, em torno de uma energia de 275 ± 32 GeV. No energias mais elevadas, até 500 GeV, a proporção de pósitrons aos elétrons começa a cair novamente. O fluxo absoluto de positrões também começa a cair antes de 500 GeV, mas picos a energias muito mais elevado do que as energias de electrões, que de pico de cerca de 10 GeV. Estes resultados sobre a interpretação têm sido sugeridos para ser devido à produção de pósitrons em eventos de aniquilação de maciços de matéria escura partículas.

antiprótons raios cósmicos também têm uma energia muito maior do que suas contrapartes de matéria normal (prótons). Eles chegam na Terra com um máximo de energia característica de 2 GeV, indicando a sua produção em um processo fundamentalmente diferente de prótons de raios cósmicos, que, em média, têm apenas um sexto da energia.

Não há evidência de núcleos atómicos antimatéria complexos, tais como antihelium núcleos (isto é, partículas de anti-alfa), em raios cósmicos. Estes estão a ser activamente procurado, porque a detecção de antihelium naturais implica a existência de grandes estruturas de antimatéria como um Antistar. Um protótipo do AMS-02 designada AMS-01 , foi levado para o espaço a bordo do ônibus espacial Descoberta na STS-91 em junho de 1998. Por não detectar qualquer antihelium em tudo, as AMS-01 estabeleceu um limite superior de 1,1 × 10 - 6 para o antihelium em hélio fluxo proporção.

produção artificial

pósitrons

Positrões foram relatados em Novembro de 2008 ter sido gerado por Lawrence Livermore National Laboratory em números maiores do que por qualquer processo de síntese anterior. Um laser de dirigi elétrons através de um ouro do alvo núcleos , o que causou os elétrons de entrada para emitir energia quanta que deteriorado em ambos matéria e antimatéria. Positrões foram detectados a uma taxa mais elevada e com maior densidade do que alguma vez anteriormente detectado num laboratório. Experiências anteriores feitas quantidades menores de positrões usando lasers e alvos de papel fino; no entanto, novas simulações mostraram que curtas, lasers ultra-intensos e ouro milímetros de espessura são uma fonte muito mais eficaz.

Antiprótons, antineutrons e antinuclei

A existência do antipróton foi confirmada experimentalmente em 1955 por University of California, Berkeley físicos Emilio Segre e Owen Chamberlain , para o qual foram atribuídas 1959 Prêmio Nobel de Física . Um antipróton é composto por dois até antiquarks e um antiquark para baixo (
você

você

d
). As propriedades do antiproton que tenham sido medidos todos corresponderem às propriedades correspondentes do protão, com a excepção do antiproton ter carga eléctrica oposta e de momento magnético do protão. Pouco depois, em 1956, o antinêutron foi descoberto em colisões próton-próton no Bevatron ( Lawrence Berkeley National Laboratory ) por Bruce Cork e colegas.

Além anti bariones , anti-núcleos que consiste em múltiplas antiprotons ligados e antineutrons ter sido criado. Estes são normalmente produzidos com energias muito elevadas para formar átomos de antimatéria (com positrões ligados no lugar de electrões). Em 1965, um grupo de pesquisadores liderada por Antonino Zichichi relatou produção de núcleos de antideuterium no Proton Synchrotron no CERN . Mais ou menos ao mesmo tempo, as observações de núcleos antideuterium foram relatados por um grupo de físicos americanos no alternada Gradiente Synchrotron no Brookhaven National Laboratory .

átomos de anti-hidrogênio

Em 1995, CERN anunciou que tinha trazido com sucesso à existência nove átomos de anti-hidrogênio quente através da implementação do SLAC / Fermilab conceito durante o experimento PS210 . A experiência foi realizada utilizando a energia Antiproton Anel Baixa (LEAR), e foi conduzido por Walter Oelert e Mario Macri. Fermilab logo confirmou os achados do CERN, produzindo cerca de 100 átomos de anti-hidrogênio em suas instalações. Os átomos de anti-hidrogênio criados durante PS210 e experiências subsequentes (em ambos CERN e Fermilab) foram extremamente enérgico e não eram bem adequados para estudo. Para resolver este obstáculo, e para obter uma melhor compreensão do anti-hidrogênio, duas colaborações foram formados no final de 1990, ou seja, ATHENA e ATRAP .

Em 1999, o CERN activado o Antiproton desacelerador , um dispositivo capaz de antiprotons desaceleração a partir de 3,500  MeV a 5,3 MeV -ainda demasiado "quente" para produzir anti-hidrogênio estudar-eficaz, mas um grande avanço. No final de 2002 o projeto ATHENA anunciaram que tinham criado primeiro anti-hidrogênio "frio" do mundo. O projeto ATRAP lançado resultados semelhantes logo em seguida. Os antiprotons utilizados nestas experiências foram arrefecidos por desacelerando-los com o Antiproton desacelerador, passando-os através de uma fina folha de alumínio, e finalmente, capturá-los em uma armadilha Penning-Malmberg. O processo global de arrefecimento é exequível, mas altamente ineficiente; aproximadamente 25 milhões de antiprotons deixar o Antiproton desacelerador e aproximadamente 25.000 torná-lo para a armadilha Penning-Malmberg, que é de cerca de 1 / 1000 ou 0,1% da quantidade original.

Os antiprótons ainda está quente quando inicialmente preso. Para arrefecer-los ainda mais, eles são misturados em um plasma de electrões. Os electrões neste plasma fresco através de radiação ciclotrão, e em seguida arrefecer os simpaticamente antiprotons via Coulomb colisões. Eventualmente, os electrões são removidos pela aplicação de campos eléctricos de curta duração, deixando as energias antiprotons com menos de 100  MeV . Enquanto os antiprotons estão a ser arrefecidos na primeira armadilha, uma pequena nuvem de positrões é capturado a partir radioactivos de sódio em um acumulador de positrões Surko-modelo. Esta nuvem é então recapturado em uma segunda armadilha perto dos antiprótons. Manipulações dos eléctrodos armadilha então ponta antipr'otons para o plasma de positrões, onde se combinam com algumas antiprotons para formar anti-hidrogênio. Este anti-hidrogênio neutro não é afetado pelos campos magnéticos e elétricos usados para prender os pósitrons e antiprótons carregadas, e dentro de poucos microssegundos o anti-hidrogênio atinge as paredes armadilha, onde se aniquila. Algumas centenas de milhões de átomos de anti-hidrogênio foram feitas desta forma.

Em 2005, ATHENA dissolvida e alguns dos antigos membros (junto com outros) formaram a Colaboração ALPHA , que também é baseado no CERN. O objectivo último deste esforço é testar CPT simetria através da comparação do espectro atómica de hidrogénio e antihydrogen (ver série espectral de hidrogénio ).

Em 2016 um novo desacelerador de antiprótons e mais frio chamada (desacelerador Antiproton E Low Energy) ELENA foi construído. Leva os antiprótons do desacelerador de antiprótons e resfria-los a 90 keV, que é "frio" o suficiente para estudar. Esta máquina funciona por meio de alta energia e acelerar as partículas dentro da câmara. Mais de cem antiprótons podem ser capturados por segundo, uma grande melhoria, mas ainda levaria milhares de anos para fazer um nanograma de antimatéria.

A maioria dos testes de alta precisão procurada das propriedades de anti-hidrogênio só poderia ser realizada se o anti-hidrogênio foram presos, ou seja, mantida no lugar por um tempo relativamente longo. Enquanto átomos de anti-hidrogênio são electricamente neutro, as rotações das suas partículas componentes produzir um momento magnético . Estes momentos magnéticos podem interagir com um campo magnético não homogêneo; alguns dos átomos de anti-hidrogênio pode ser atraído para um mínimo magnético. Um mínimo tal pode ser criado por uma combinação de espelho e campos multipolares. Anti-hidrogênio pode ser preso em uma armadilha tais mínimo magnético (mínimo-B); em novembro de 2010, a colaboração ALPHA anunciaram que tinham tão presa 38 átomos de anti-hidrogênio por cerca de um sexto de segundo. Esta foi a primeira vez que a antimatéria neutra tinha sido preso.

Em 26 de Abril de 2011, ALPHA anunciaram que tinham aprisionado 309 átomos de anti-hidrogênio, algumas por até 1.000 segundo (cerca de 17 minutos). Este foi mais do que antimatéria neutro já tinha sido preso antes. ALPHA usou esses átomos aprisionados para iniciar pesquisas sobre as propriedades espectrais do anti-hidrogênio.

O maior fator limitante na produção em larga escala de antimatéria é a disponibilidade de antiprótons. Dados recentes divulgados pelo CERN afirma que, quando totalmente operacional, suas instalações são capazes de produzir dez milhões de antiprótons por minuto. Assumindo uma conversão de 100% de antiprotons para antihydrogen, seriam necessários 100 mil milhões de anos para produzir 1 g ou 1 mol de antihydrogen (cerca de 6,02 x 10 23 átomos de anti-hidrogênio).

Antihelium

Antihelium-3 núcleos ( 3
Ele
) Foram observados pela primeira vez na década de 1970 em experimentos de colisão próton-núcleo do Instituto de Física de Altas Energias pelo grupo de Y. Prockoshkin (Protvino perto de Moscou, URSS) e, posteriormente, criado em experimentos de colisão núcleo-núcleo. Colisões núcleo-núcleo produzir antinuclei através da coalescência de antiprotons e antineutrons criadas nestas reacções. Em 2011, o detector de ESTRELA relataram a observação de artificialmente criado antihelium-4 núcleos (partículas de anti-alfa) ( 4
Ele
) A partir de tais colisões.

Preservação

Antimatéria não pode ser armazenado em um recipiente feito de matéria comum, porque a antimatéria reage com qualquer assunto que toca, aniquilando-se e uma quantidade igual do recipiente. ANTIMATÉRIA sob a forma de partículas carregadas podem ser contidas por uma combinação de eléctricos e magnéticos campos, em um aparelho chamado armadilha Penning . Este dispositivo não pode, no entanto, conter anti-matéria que consiste em partículas não carregadas, para os quais armadilhas atómicas são utilizados. Em particular, uma tal armadilha pode usar o dipolo momento ( eléctrico ou magnético ) das partículas retidas. No alto vácuo , a matéria ou antimatéria partículas pode ser preso e arrefeceu-se com um pouco fora-ressonante radiação laser utilizando uma armadilha magneto-óptica ou armadilha magnética . Pequenas partículas também pode ser suspenso com pinças ópticas , utilizando um feixe laser altamente concentrado.

Em 2011, CERN cientistas foram capazes de preservar antihydrogen por aproximadamente 17 minutos. Em 2018, a tecnologia de contenção avançou até ao ponto de conter um bilhão de anti-protões em um dispositivo portátil para ser conduzido para outro laboratório para posterior experimentação.

Custo

Os cientistas afirmam que a antimatéria é o material mais caro para fazer. Em 2006, Gerald Smith estimativa de US $ 250 milhões poderiam produzir 10 miligramas de positrons (equivalente a US $ 25 bilhões por grama); em 1999, a NASA deu um valor de 62,5 $ trilhões por grama de anti-hidrogênio. Isso ocorre porque é difícil produção (apenas muito poucos antiprotons são produzidos em reacções em aceleradores de partículas), e porque existe uma maior procura para outros usos de aceleradores de partículas . De acordo com o CERN, que tem um custo algumas centenas de milhões de francos suíços para produzir cerca de 1000000000 de um grama (a quantidade utilizada até agora para colisões de partículas / antiparticle). Em comparação, para produzir a primeira arma atômica, o custo do Projeto Manhattan foi estimado em US $ 23 bilhões com a inflação ao longo de 2007.

Vários estudos financiados pelo Instituto NASA para Conceitos Avançados estão a explorar se seria possível usar colheres magnéticos para recolher a antimatéria que ocorre naturalmente no cinturão de Van Allen da Terra, e, finalmente, os cintos de gigantes gasosos, como Júpiter , esperançosamente a um custo inferior por grama.

usos

Médico

Reacções de matéria-antimatéria ter aplicações práticas em imagiologia médica, tais como tomografia de emissão de positrões (PET). Em positivo decaimento beta , um nuclídeo perde carga positiva excedente, emitindo um positrão (no mesmo caso, torna-se um protão um neutrão, e um neutrino também é emitida). Nuclídeos com carga positiva excedentes são facilmente feitos em um ciclotron e são amplamente gerada para uso médico. Antiprótons também foram exibidas dentro experiências de laboratório para ter o potencial para tratar determinados tipos de cancro, em um método semelhante actualmente utilizados para a terapia de iões (do protão).

Combustível

Isolado e antimatéria armazenada poderia ser usado como um combustível para interplanetária ou viagens interestelares como parte de uma antimatéria catalisada propulsão de pulso nuclear ou outro foguetes anti-matéria , como o foguete redshift . Uma vez que a densidade de energia de anti-matéria é mais elevado do que o dos combustíveis convencionais, uma sonda alimentada-antimatéria teria uma maior proporção de impulso-para-peso de uma sonda convencional.

Se colisões de matéria-antimatéria resultou apenas em photon emissão, toda a massa de repouso das partículas seria convertido em energia cinética . A energia por unidade de massa ( 9 × 10 16  J / kg ) é cerca de 10 ordens de magnitude maior que as energias químicas , e cerca de 3 ordens de grandeza maior do que a energia potencial nuclear que pode ser libertado, hoje em dia, utilizando fissão nuclear (cerca de 200 MeV por reacção de cisão ou 8 × 10 13  J / kg ), e cerca de duas ordens de grandeza maior do que os melhores resultados possíveis esperados de fusão (cerca de 6,3 x 10 14  J / kg para a cadeia protão-protão ). A reacção de kg de anti-matéria com 1 kg de matéria iria produzir 1,8 × 10 17  J (180 petajoules) de energia (pela equivalência de massa de energia fórmula, E = mc 2 ), ou o equivalente aproximado de 43 mega toneladas de TNT - ligeiramente menor do que o rendimento de 27.000 kg czar Bomba , a maior arma termonuclear já detonada.

Nem todos que a energia pode ser utilizada por qualquer tecnologia de propulsão realista devido à natureza dos produtos aniquilação. Enquanto reacções electrão-positrão resultar em fotões de raios-gama, estas são difíceis de orientar e utilizar para o impulso. Em reações entre prótons e antiprótons, sua energia é convertida em grande parte em neutras e carregadas relativistas pions . O piões neutros decaimento quase imediatamente (com um tempo de vida de 85 attossegundos ) em fotões de energia elevada, mas o piões carregada decaimento mais devagar (com um tempo de vida de 26 nanossegundos) e pode ser desviado para produzir magneticamente impulso .

Piões carregadas em última análise decair em uma combinação de neutrinos (que transportam cerca de 22% da energia dos piões carregadas) e carregadas instáveis muões (que transportam cerca de 78% da energia pion carregada), com os muões, em seguida, decaindo em uma combinação de electrões, positrões e neutrinos (cf. múon decaimento ; neutrinos deste decaimento transportar cerca de 2/3 da energia das muões, o que significa que a partir dos piões carregados originais, a fracção total da sua energia convertida em neutrinos por um percurso ou outro seria sobre 0,22 + (2/3) ⋅0.78 = 0,74 ).

armas

Antimatéria tem sido considerada como um mecanismo de gatilho para armas nucleares. Um dos principais obstáculos é a dificuldade de produzir antimatéria em quantidades suficientes, e não há nenhuma evidência de que ele nunca vai ser viável. No entanto, a Força Aérea dos EUA financiou estudos sobre a física de antimatéria no Guerra Fria , e começou a considerar o seu possível uso em armas, não apenas como um gatilho, mas como o explosivo em si.

Veja também

Referências

Outras leituras

links externos