Бомба антиматерии


После ЧП в порту Бейрута эксперты взялись изучать видео с места. Выводы у них получились похожими. Напомним, в результате мощного взрыва пострадало около 3000 человек, более 100 человек считаются погибшими. Больницы города переполнены, ряд стран предложили свою помощь Ливану.

ЭТО СЕЛИТРА, НО ЕЁ ЧТО-ТО ПОДОРВАЛО

— Рыжий купол взрыва — это так называемый «лисий хвост». Когда горит селитра, выделяется диоксид азота, отсюда и красноватый оттенок. Так что «основная виновница» — скорее всего, селитра, — предполагает Игорь Никулин, военный эксперт и бывший член комиссии по биологическому и химическому разоружению ООН. — Нитрат натрия в основном используют как удобрение, но оно также входит в состав чёрного пороха. Однако сама по себе селитра так рвануть не могла. Возможно, детонацию спровоцировало взрывное устройство, после чего начался грандиозный пожар со всеми теми эффектами, которые мы наблюдали.


РВАНУЛО НЕ МЕНЕЕ ТЫСЯЧИ ТОНН ВЕЩЕСТВА

— Как уже отмечали другие эксперты, это, скорее всего, аммиачная селитра или нечто подобное, — полагает кандидат физических наук Павел Тяпкин. — Причём в огромном количестве: думаю, детонировало более тысячи тонн такого «груза».

В пользу того, что это не обычная взрывчатка, а именно огромное количество селитры (или подобной ей химии), говорит сразу четыре факта, — продолжает эксперт.

— Во-первых, очень быстрая поверхностная и видимая на видео ударная волна — но не совсем такая, как при объемном взрыве газа. Хотя вначале под элеватором, кажется, есть небольшой объемный взрыв, 100-150 м в диаметре. пары серы или селитры взорвались? Или это некое взрывное устройство, ставшее детонатором? Пока сказать сложно.

Во-вторых, летящая с ударной волной пыль и дым от самого взрыва.

В-третьих, характерный цвет дыма до взрыва и после.

В-четвертых, слабая сила самого удара в сочетании с его дальнобойностью: он даже не свалил бетонный элеватор прямо рядом с местом взрыва, но выбил все стекла в городе, а звуковая волна дошла до Кипра.

Всё это характерно именно для селитры. На мой взгляд, рванула химия в виде порошка в мешках. Кстати, похожее ранее уже бывало: например, при взрыве судна с боеприпасами в Галифаксе в 1917 году — на старых фотографиях столб дыма очень похож на бейрутский.


ЧИТАЙТЕ ТАКЖЕ

"Гуманитарная катастрофа": Красный Крест взывает о помощи после взрыва в порту Бейрута

Даже Израиль готов помочь враждебной стране (подробнее)

Взрыв невероятной силы в Бейруте: половина города разрушена, 50 погибших, 2500 раненых

По предварительным данным, взорвалось портовое хранилище химических веществ (подробности)

"Так пиротехника не взрывается": эксперт прокомментировал взрыв в Бейруте

В результате ЧП погибли десятки человек, тысячи раненных (подробности)

Очевидцы взрыва в Бейруте: Мы были уверены, что взорвалась атомная бомба

«КП» связалась с посольством России и несколькими горожанами (подробности)

Источник: www.kp.ru

Словно родители новорожденного ребенка, готовящегося к первой поездке в автомобиле, ученые-физики в Европейской организации ядерных исследований (CERN) принимают все меры предосторожности при подготовке к первой транспортировке добытой ими антиматерии.


Антиматерия – пока еще мало понятная зеркальная копия обычного вещества, которая действительно напоминает ребенка, тычущего руки в разные стороны и пытающегося вступить с миром в опасный контакт. Но в отличие от ребенка контакт антиматерии с миром грозит не травмой, а ужасающей силы взрывом. Поэтому вы не можете взять крупицу антиматерии и спрятав её с железный контейнер бросить в кузов грузовика: в момент контакта антиматерии с атомами контейнера произойдет катастрофа.

— Salik.biz

CERN является крупнейшей лабораторией физики частиц в мире. В ходе различных экспериментов здесь давно создается антиматерия, однако её захват и последующее хранение – это чрезвычайно амбициозная задача. Вот почему CERN назначил специальный проект для этой точной задачи – так называемый PUMA (antiProton Unstable Matter Annihilation).

Бомба антиматерии


Проект PUMA заключается в транспортировке  антиматерии в её  первом путешествии. На данный момент это будет перемещение всего на несколько сотен метров от точки рождения – перемещение до места соседнего проекта, известного как ISOLDE. Тем не менее это короткое путешествие потребует не менее четырех лет интенсивных исследований и подготовки.

Чтобы завершить этот грандиозный рейс, исследователи CERN  разрабатывают специальное оборудование и технику, при помощи которых они запирают антипротоны словно в бутылке. Поскольку антиматерия ни при каких обстоятельствах не должна коснуться стенок контейнера, в контейнере будет создан вакуум, внутри которого антиматерия будет удерживаться магнитным полем.


Бомба антиматерии

На данный момент создается капсула, позволяющая хранить один миллиард антипротонов одномоментно,  что в 100 раз больше, чем позволяли предшествующие технологии. Более того, эта капсула могла бы хранить антипротоны в течение нескольких недель, что обеспечивало бы медленный и безопасный процесс перемещения.

Рекламное видео:

В проекте ISOLDE эти перемещенные антипротоны будут использоваться в экспериментах для лучшего понимания нейтронных звезд, которые являются сверх уплотнившимися  ядрами больших звезд. Антиматерия может быть ключом к лучшему пониманию этих отдаленных объектов, а также многих тайн космоса. Например, ответа на такие вопросы: почему в мире все больше материи, чем антиматерии? Из чего состоит темная материя?


Понимая, как производить, находить, транспортировать и потенциально использовать антиматерию, мы могли бы не только разрабатывать практические приложения для антивещества, но также могли бы дать ответы на вопросы, задаваемые учеными десятилетиями.

Источник: salik.biz

Итак, военным мало «материальных» средств уничтожения. Они замахнулись на боеприпас из антиматерии. Точнее, из позитронов. Напомним, что он является античастицей для нашего хорошего знакомого — электрона. Они антиподы, поэтому при «встрече» полностью уничтожают друг друга. Зато нам сплошная польза: при этом выделяется энергии больше, чем при ядерной или термоядерной реакции.

На одной из военных баз в штате Флорида более тридцати лет работает подразделение «Революционные боеприпасы», которое пытается сотворить бомбу из позитронов. У нее, по словам руководителя работ Кеннета Эдвардса, большие перспективы. Ведь одна миллионная грамма позитрона содержит столько же энергии, сколько 38 килограммов тротила. А уж целого грамма хватит, чтобы такое светопреставление устроить… Но что важно, особо подчеркивает Эдвардс, экология при этом не пострадает: взрыв позитронной бомбы не оставляет радиоактивных продуктов, которые будут разлагаться в течение десятков и сотен лет.

Словом, не боеприпас, а мечта военного ястреба.
хотя ему не терпится заполучить в руки супероружие, все же придется еще потерпеть. Работы далеки от завершения. Расчеты показывают: получение одного миллиграмма антиматерии обойдется в сто миллиардов долларов! Казалось бы, умопомрачительная сумма, однако в душу военных стратегов уже заронен червяк желания. И Эдвардс предлагает уже сейчас начинать «производить» позитроны на ускорителях элементарных частиц в Лаборатории имени Ферми и в Национальной лаборатории имени Лоуренса в Ливерморе и в Стэнфордском университете.

Но есть еще проблема: как хранить позитроны? Ведь их надо надежно изолировать от обычной материи, в частности, от электронов. Иначе бомба взорвется прежде, чем достигнет неприятеля. И вряд ли оставит от самого создателя оружия хоть какой-то намек на материю. Есть несколько вариантов ловушки для позитрона, но пока ни одной нельзя довериться.

Впрочем, бомба — не единственный «подарок» военных человечеству. На то он и «ястреб», чтобы в нужный момент превратиться в «голубя». И Кеннет Эдвардс замечает, что антиматерия может отлично работать в космосе. Ракеты на «позитронах» способны намного быстрее, чем сегодня, достигать самых отдаленных уголков Вселенной. Например, 17 граммов антиматерии достаточно, чтобы космический аппарат всего за 40 лет долетел до звезды альфа Центавра, преодолев расстояние более чем в 1013 километров. (Для сравнения: расстояние от Земли до Солнца более чем в 270 000 раз меньше.) По словам Эдвардса, такой двигатель можно построить в течение пятнадцати лет всего за два миллиарда долларов.


Все это кому-то может показаться далекой фантастикой. Но вот лишь одна деталь: после многих лет, когда американские исследования в области антиматерии публиковались в открытой печати, сейчас военное ведомство США наложило на них запрет.

Источник: rg.ru

Антиматерия (или антивещество) — материя, состоящая из античастиц. По современным представлениям, силы, определяющие структуры материи (сильное взаимодействие, образующее ядра, и электромагнитное взаимодействие, образующее атомы и молекулы) совершенно одинаковы как для частиц, так и для античастиц. Это означает, что структура антивещества должна быть идентична структуре обычного вещества.

Приставка «анти» в словах «античастицы», «антиматерия», «антивещество» подталкивает фантазеров к рассуждениям о некой Антивселенной, находящейся то ли далеко-далеко, то ли в «параллельном пространстве». Особо увлекающиеся личности приплетают сюда же «добро и зло», «инь и ян»… На самом деле мистики тут – не больше, чем во взаимном «уничтожении» воды и огня, которое так вдохновляло древних философов. «Вещество не из нашего мира» – вполне из нашего: оно рождается и гибнет здесь, а не в каких-то «иных измерениях». «Антиподы» есть у каждой из сотен известных частиц, кроме фотона и еще нескольких, истинно нейтральных (для них античастица точно совпадает с частицей).


Отличие вещества и антивещества возможно только за счёт слабого взаимодействия, однако при обычных температурах слабые эффекты пренебрежимо малы.

Ведется довольно много рассуждений на тему того, почему наблюдаемая часть вселенной состоит почти исключительно из вещества и существуют ли другие места, заполненные, наоборот, практически полностью антивеществом; но на сегодняшний день наблюдаемая асимметрия вещества и антивещества во вселенной — одна из самых больших нерешенных задач физики. Предполагается, что столь сильная асимметрия возникла в первые доли секунды после Большого Взрыва.

Первым объектом, целиком составленным из античастиц, был синтезированный в 1965 году анти-дейтрон; затем были получены и более тяжёлые антиядра. В 1995 году в ЦЕРНе был синтезирован атом антиводорода, состоящий из позитрона и антипротона. В последние годы антиводород был получен в значительных количествах и было начато детальное изучение его свойств.

При взаимодействии вещества и антивещества их масса превращается в энергию. Такую реакцию называют аннигиляцией. Антивещество — лидер среди известных веществ по плотности энергии. Подсчитано, что при вступлении во взаимодействие 1 кг антиматерии и 1 кг материи выделится приблизительно 1,81017 джоулей энергии, что эквивалентно энергии выделяемой при взрыве 42,96 мегатонн тротила. Самое мощное ядерное устройство из когда-либо взрывавшихся на планете, «Царь-бомба» (вес ~ 20 т), соответствовало 57 мегатоннам. Следует отметить, что порядка 50% энергии, выделившейся при аннигиляции (реакции пары нуклон-антинуклон), выделяется в форме нейтрино, которые практически не взаимодействуют с веществом.


В 2010 году физикам впервые удалось кратковременно поймать в «ловушку» атомы антивещества. Для этого ученые охлаждали облако, содержащее около 30 тысяч антипротонов, до температуры 200 кельвинов (минус 73,15 градуса Цельсия), и облако из 2 миллионов позитронов до температуры 40 кельвинов (минус 233,15 градуса Цельсия). Физики охлаждали антивещество в ловушке Пеннинга, встроенной внутрь ловушки Иоффе-Питчарда. В общей сложности было поймано 38 атомов.

В нормальных условиях частицы антиматерии практически мгновенно уничтожаются за счет контакта с обычной материей, превращаясь в гамма-лучи. Считается, что в первые мгновения после Большого Взрыва количество позитронов и электронов во Вселенной было примерно одинаково, однако при остывании эта симметрия нарушилась. Пока температура Вселенной не понизилась до 1 МэВ, тепловые фотоны постоянно поддерживали в веществе определённую концентрацию позитронов путём рождения электрон-позитронных пар (такие условия существуют и сейчас в недрах горячих звёзд). После охлаждения вещества Вселенной ниже порога рождения пар оставшиеся позитроны аннигилировали с избытком электронов.

В космосе позитроны рождаются при взаимодействии с веществом гамма-квантов и энергичных частиц космических лучей, а также при распаде некоторых типов этих частиц. Таким образом, часть первичных космических лучей составляют позитроны, так как в отсутствие электронов они стабильны. В некоторых областях Галактики обнаружены аннигиляционные гамма-линии, доказывающие присутствие позитронов.


Антиматерия тесно связана с темой происхождения Вселенной в результате Большого Взрыва около 14 миллиардов лет назад. Считается, что античастиц в нем образовалось столько же, сколько и частиц. Однако сейчас антивещества во Вселенной наблюдается намного меньше, чем вещества. Куда же оно делось? Если улетело в другую область пространства, почему такое количество антиматерии ничем не регистрируется? Масса-то у античастиц та же, что и у частиц. Если же антивещество исчезло после аннигиляции с веществом, то почему осталось столько «лишнего» вещества, из которого состоит мир? Может, «неравенство» возникло раньше, чем думают? Или античастицы все-таки не тождественны «своим» частицам по свойствам и более склонны к распаду? Решить эти загадки и может помочь антивещество — уже не просто предсказанное формулами, а вполне осязаемое детекторами.

Чем отличается антиматерия от материи по строению и свойствам
По современным представлениям — ничем. Но они не могут существовать в непосредственной близости друг от друга и должны аннигилировать.

Имеет ли антиматерия такой же цвет, как и противоположная ей материя
Цвет — это человеческая характеристика частоты электромагнитного излучения, которое попадает в глаз. Электромагнитное излучение «нейтрально» по отношению к частицам или античастицам. Антивещество глазами человека будет видно, как и вещество, но антивещество может быть обнаружено специальными детекторами, которые «видят» не только электромагнитное излучение.

Как будет выглядеть аннигиляция
При очень малых скоростях столкновения электрона и позитрона появятся только фотоны. Но при большой энергии столкновения рождается много самых разных частиц и античастиц — поровну. Они могут разлететься в разные стороны и только потом встретиться с антиподами. Если энергия столкновения мала — то, в основном, вспышка. Если велика — много новых частиц и античастиц. Уже более 20 лет работает в США ускоритель «Теватрон», в котором сталкивают протоны и антипротоны.

Нужен ли для аннигиляции, скажем, водорода именно антиводород. Или антигелий и любое другое «анти» тоже подойдет? Что будет, если потрогать рукой, ткани которой не содержат свинца, «антисвинец»?

Если столкнуть антиводород с атомом гелия, то аннигилируют только один протон и один электрон из гелия, остальные составляющие гелия будут жить и дальше. Только это уже не будет атом гелия. Если коснешься антисвинца — антипротоны, антинейтроны и позитроны из него проаннигилируют с любыми протонами, нейтронами и электронами из руки. В любом случае вы останетесь без руки, если вообще выживете.

Опасны ли опыты с антивеществом
Еще в 2003 году Европейский центр ядерных исследований опубликовал отчет независимых специалистов, которые оценивали вероятность разных рисков, связанных с работой коллайдера. Вероятность — в том числе с антиматерией — была признана ничтожно малой. А частицы из космоса, обладающие намного большей энергией, постоянно влетают в земную атмосферу, тоже приводят к появлению античастиц — но за миллионы лет ничего не случилось.

Есть ли во Вселенной объекты, состоящие из антиматерии
Если и есть, то очень мало. Убедительных доказательств существования больших объектов, состоящих из антиматерии, нет.

Фантасты рассматривают аннигиляцию как идеальный способ получения энергии. Сейчас на получение антиматерии уходит намного больше энергии, чем потом дает аннигиляция.

Есть проекты фотонных двигателей, можно представить электростанции, но это все пока из области фантастики. Принципиально все понятно, а реализовать на практике ученым пока не удалось.

Практическая польза от исследований
История учит, что бесполезных открытий не бывает. Могли ли люди думать, что будет практическая польза от уравнений Максвелла для электромагнитных взаимодействий? А ведь сейчас это основа для расчетов всего, что имеет отношение к электричеству. Мог ли кто-то предсказать после опытов Резерфорда, что появится ядерная физика, а из ее нужд родится электроника, без которой мы сейчас не можем представить свою жизнь?

Цифры
1 тонна антивещества в год покрыла бы энергетические нужды всей планеты
$62,5 триллиона стоит один грамм антиводорода, полученный сегодняшними способами.
Цена антиматерии
Антивещество известно как самая дорогая субстанция на Земле, по оценкам НАСА 2006 года, производство миллиграмма позитронов стоило примерно 25 миллионов долларов США. По оценке 1999 года, один грамм антиводорода стоил 62,5 триллиона долларов. По оценке CERN 2001 года, производство миллиардной доли грамма антивещества (объем, использованный CERN в столкновениях частиц и античастиц в течение десяти лет) стоило несколько сотен миллионов швейцарских франков.

З.Ы. Не мое, нашел на просторах интернета.

Источник: pikabu.ru

Привет, любители наук!

Антивещество — зеркальное отражение обычного вещества. В природе в свободном виде его не существует и при взаимодействии с обычным веществом оно аннигилирует, с высвобождением колоссальной энергии.

Впервые образование антивещества наблюдали в 1965 году. С тех пор, успели неплохо изучить этот вид материи, но получить сколько бы то ни было больших его объемов, до сих пор не удалось. По оценках 2006 года, производство 1 миллиграмма позитронов обошлось бы в 25 млн долларов.

Если же говорить об энергии, которую таит в себе антивещество, то она огромна.

При контакте 1 кг вещества и 1 кг антивещества выделилось бы 1,8⋅10^17 джоулей, что эквивалентно взрыву 43 мегатонн тротила! Совсем чуть-чуть не хватает до эквивалента самой мощной бомбы, которая была взорвана на Земле (58 мегатонн).

Наверное, больше к счастью, антивещество пока нельзя широко использовать, особенно в сфере вооружений. Как я и говорил, оно очень дорогое в производстве, кроме того, его еще нужно удержать. Пока что, рекорд удержания антиматерии до аннигиляции — 1000с.

Не сомневаюсь, что когда-нибудь, мы сможем обуздать эту энергию. К тому же, она может служить не только как средство разрушения, но и как топливо.

К примеру, всего 10 грамм антивещества было бы достаточно, чтобы совершить пилотируемый полет на Марс за 1 месяц.

Что и говорить о бытовом использовании. Двигатели машин, которые работали бы на антивеществе, имели чрезвычайно высокую эффективность, а заправлять такие машины приходилось не чаще раза в пару десятков лет, но это — только мои больные фантазии, к сожалению…

Мы живем в удивительное время, когда человечество сделало действительно качественный скачок в технологиях, но это — только начало нашего большого пути по постижению Вселенной вокруг нас.

Источник: zen.yandex.ru


You May Also Like

About the Author: admind

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте, как обрабатываются ваши данные комментариев.