Arma d'antimatèria
Un arma antimatèria és un dispositiu teòricament possible que usa antimatèria com a font d'energia, propulsor o explosiu per a un arma. Les armes antimatèria encara no es poden produir pel cost actual de producció d'antimatèria (estimat en 63 billons de dólars per gram) donada la tecnologia extremadament llimitada disponible per a crear-ho en masses suficients per a ser viable en un arma, i el fet de que s'aniquila tocant la matèria ordinària, fent que la contenció siga molt difícil.
La ventaja primordial d'un arma tan teòrica és que les colisions d'antimatèria i matèria provoquen que la suma total de la seua equivalent d'energia de massa es llibere com a energia, que és a lo manco dos órdens de magnitut major que la lliberació d'energia de les armes de fusió més eficients (100% a 0.4-1%).[1] L'aniquilació requerix i convertix masses d'antimatèria i matèria exactament iguals per la colisió que llibera tota l'energia de massa d'abdós, que per a 1 gram és 9×1013 juliol. Usant la convenció de que 1 kilotón és equivalent a TNT=4.184×1012 juliol (o un billó de calories d'energia), mig gram d'antimatèria que reacciona en mig gram de matèria ordinària (un gram en total) dona com a resultat 21.5 kilotones d'energia equivalent.[2]
Adquisició i almagasenament d'antimatèria
[editar | editar còdic]La producció i contenció d'antimatèria són actualment barreres impenetrables (per les llimitacions tecnològiques actuals) per a la creació d'armes d'antimatèria. Es necessitarien cantitats medides en grams per a conseguir un efecte destructiu comparable en les armes nuclears convencionals.
Actualment, les poques reaccions físiques conegudes per a produir antimatèria involucren acceleradors de partícules o bombardeig de partícules, pero actualment són altament ineficientes i prohibitivamente costosos. La taxa de producció global per any és de sol 1 a 10 nanogramos.[3] En 2008, la producció anual d'antiprotones en les instalacions del Antiproton Decelerator de el CERN va ser de varis picogramos a un cost de US$20 millons. Per lo tant, en el nivell actual de producció, un equivalent d'una bomba d'hidrogen de 10 Mt (al voltant de 250 grams d'antimatèria) prendria 2.5 mil millons d'anys de producció d'energia de tota la Terra per a ser produït.[4] Un miligram d'antimatèria prendria 100,000 voltes la taxa de producció anual per a ser produït. Per eixemple, un equivalent de la bomba atòmica d'Hiroshima prendria mig gram d'antimatèria, pero li prendria a el CERN dos millons d'anys produir-ho al ritme de producció actual.
Des de la primera creació de antiprotones artificials en 1955, les taxes de producció varen aumentar casi geomètricament fins a mediats dels anys huitanta; Recentment es va realisar un alvanç significatiu quan es va produir un sol àtom d'antihidrógeno suspés en un camp magnètic. Les lleis físiques com la chicoteta secció travessera de la producció de antiprotones en colisions nuclears d'alta energia fan que siga extremadament difícil millorar l'eficiència de la producció d'antimatèria donada la tecnologia actual.
Alvanços recents i obstàculs físics
[editar | editar còdic]Les investigacions realisades en 2008 varen aumentar dràsticament la cantitat de positrones (antielectrones) que es poden produir. Els físics del Laboratori Nacional Lawrence Livermore en Califòrnia varen utilisar un làser curt i ultraintensivo per a irradiar un objectiu d'or d'un milímetro de gruixa que va produir més de 100 mil millons de positrones.[5][6][7]
Inclús si fora possible convertir energia directament en parells de partícules/antipartículas sense cap pèrdua, una planta d'energia a gran escala que genera 2000 MWe podria produir en 25 hores un gram d'antimatèria. Donat el preu promig de l'energia elèctrica d'al voltant de US$50 per megavat hora, açò posa un llímit més baix en el cost de l'antimatèria a $ 2.5 millons per gram.[8] Sugerixen que açò faria que l'antimatèria siga molt rendable com a combustible per a eixides, ya que solament un miligram seria suficient per a enviar una sonda a Plutó i tornar en un any, una missió que seria completament inasequible en els combustibles convencionals. A modo de comparació, el cost del Proyecte Manhattan (per a produir la primera bomba atòmica) s'estima en US$23 mil millons a preus de 2007.[9] No obstant, la majoria dels científics dubten si tals eficiència podrien conseguir-se alguna volta.
El segon problema és la contenció d'antimatèria. L'antimatèria s'aniquila en matèria regular en contacte, per lo que seria necessari evitar el contacte, per eixemple, produint antimatèria en forma de partícules sòlides carregades o magnetizadas, i suspenent-les usant camps electromagnètics en un buit casi perfecte. La solució òbvia de confinar un objecte carregat dins d'un contenidor en càrrega similar no és factible ya que el camp elèctric en l'interior és uniforme. Per esta raó, és necessari que els objectes carregats es moguen en relació en el contenidor i que puguen estar confinats a una regió central per camps magnètics; per eixemple, en forma de toroide o trampa de Penning.
Per a conseguir la compacidad donat el pes macroscòpic, la càrrega elèctrica general del núcleu de l'arma antimatèria deuria ser molt chicoteta en comparació al número de partícules. Per eixemple, no és factible construir un arma usant positrones sols, per la seua repulsió mútua. El núcleu de l'arma antimatèria deuria consistir principalment en antipartículas neutrals. S'han produït cantitats extremadament chicotetes d'antihidrógeno en els laboratoris, pero és extremadament difícil contindre'ls (gelant-los a temperatures de varis milikelvins i atrapant-los en una trampa Penning). I inclús si estos experiments proposts anaren exitosos, solament atraparien varis àtoms de antihidrógeno per a fins d'investigació, molt pocs per a armes o propulsió de naus espacials. Encara no s'han produït àtoms d'antimatèria més pesats.
La dificultat de previndre la detonació accidental d'un arma antimatèria pot contrastar-se en la d'un arma nuclear. Mentres que les armes nuclears són 'a prova de falles', les armes antimatèria són intrínsecament 'fatals': en un arma antimatèria, qualsevol falla de contenció donaria com a resultat immediatament l'aniquilació, lo que danyaria o destruiria el sistema de contenció i conduiria a la lliberació de tot el material antimatèria, fent que l'arma detonara per complet a ple rendiment. Pel contrari, un arma nuclear moderna explotarà en un rendiment significatiu si (i solament si) el disparador nuclear es dispara en absoluta precisió, lo que resulta en una font de neutrons que es llibera per complet ràpidament (microsegons). En resum, un arma antimatèria deu evitar activament la detonació; mentres que un arma nuclear no ho farà a menos que es faça deliberadament per a fer-ho.
Referències
[editar | editar còdic]- ↑ «[1]». Consultat el 2020-03-05.
- ↑ «[2]». Consultat el 2020-03-05.
- ↑ «Antimatter Production for Near-term Propulsion Applications». Archivat des d'el original, el 2007-03-06. «The cost of producing large quantities of antimatter (i.i., gram-scale or above) with current facilities is exceedingly high.»
- ↑ «Angels and Demons». CERN. Archivat des d'el original, el 2012-01-05.
- ↑ «[3]», NBC News. Consultat el 2009-07-16. «The LLNL scientists created the positrons by shooting the lab's high-powered Titan laser onto a one-millimeter-thick piece of gold.»
- ↑ «Lasers creates billions of antimatter particles». Cosmos Online. Archivat des d'el original, el 2009-05-22.
- ↑ «Billions of particles of anti-matter created in laboratory». Lawrence Livermore National Laboratory. Archivat des d'el original, el 2016-03-10. Consultat el 2016-03-09.
- ↑ «U.S. Energy Information Administration (EIA)». www.eia.gov. Archivat des d'el original, el 2018-01-28. Consultat el 2018-05-04.
- ↑ «Manhattan Project». Archivat des d'el original, el 2014-12-28. Consultat el 2015-01-17.
- Este artícul conté una traducció derivada de «Arma de antimateria» de Wikipedia en castellà publicada baix la Llicència de documentació lliure de GNU i la Llicència Creative Commons Reconeiximent-CompartirIgual 4.0 Internacional.