क्या मैटर-एंटीमैटर रिएक्टर टेक्नोलॉजी काम कर सकती है?

स्टारशिप एंटरप्राइज, "स्टार ट्रेक" श्रृंखला के प्रशंसकों से परिचित, एक अविश्वसनीय तकनीक का उपयोग करने के लिए कहा जाता है ताना ड्राइवएक परिष्कृत शक्ति स्रोत जिसके हृदय में एंटीमैटर होता है। एंटीमैटर माना जाता है कि सभी ऊर्जा जहाज के चालक दल को आकाशगंगा के चारों ओर अपना रास्ता बनाने की जरूरत है और रोमांच है। स्वाभाविक रूप से, ऐसा बिजली संयंत्र है विज्ञान गल्प का काम.

हालांकि, यह इतना उपयोगी लगता है कि लोग अक्सर आश्चर्यचकित होते हैं कि एंटीमैटर से जुड़ी अवधारणा का इस्तेमाल इंटरस्टेलर अंतरिक्ष यान को बिजली देने के लिए किया जा सकता है या नहीं। यह पता चला है कि विज्ञान काफी स्पष्ट है, लेकिन कुछ बाधाएं निश्चित रूप से इस तरह के एक सपने देखने के स्रोत को एक उपयोगी वास्तविकता बनाने के लिए खड़ी हैं।

एंटरप्राइज़ की शक्ति का स्रोत भौतिकी द्वारा अनुमानित एक सरल प्रतिक्रिया है। पदार्थ सितारों, ग्रहों और हमारे "सामान" है। यह इलेक्ट्रॉनों, प्रोटॉन और न्यूट्रॉन से बना है।

एंटीमैटर पदार्थ का विपरीत है, एक प्रकार का "दर्पण" पदार्थ। यह कणों से बना होता है, व्यक्तिगत रूप से, विभिन्न बिल्डिंग ब्लॉक्स के एंटीपार्टिकल्स होते हैं

प्रकृति एंटीपार्टिकल्स का निर्माण करती है, न कि बड़ी मात्रा में। एंटीपार्टिकल्स प्राकृतिक रूप से होने वाली प्रक्रियाओं के साथ-साथ प्रायोगिक साधनों जैसे कि उच्च-ऊर्जा टक्करों में बड़े कण त्वरक में निर्मित होते हैं। हाल के काम में पाया गया है कि एंटीमैटर प्राकृतिक रूप से तूफान बादलों से ऊपर बनाया जाता है, पहला साधन जिसके द्वारा यह पृथ्वी पर और इसके वातावरण में स्वाभाविक रूप से उत्पन्न होता है।

अन्यथा, एंटीमैटर बनाने के लिए बड़े पैमाने पर गर्मी और ऊर्जा लेता है, जैसे कि दौरान सुपरनोवा या अंदर मुख्य-क्रम के सितारे, जैसे सूरज। हम उन विशाल प्रकार के संलयन पौधों का अनुकरण करने में सक्षम नहीं हैं।

सिद्धांत रूप में, पदार्थ और इसके एंटीमैटर समतुल्य एक साथ और तुरंत लाए जाते हैं, जैसा कि नाम से पता चलता है, एक-दूसरे को नष्ट करते हैं, ऊर्जा जारी करते हैं। ऐसे बिजली संयंत्र की संरचना कैसे होगी?

सबसे पहले, इसमें बहुत बड़ी मात्रा में ऊर्जा शामिल होने के कारण इसे बहुत सावधानी से बनाना होगा। एंटीमैटर को चुंबकीय क्षेत्र द्वारा सामान्य पदार्थ से अलग रखा जाएगा ताकि कोई अनपेक्षित प्रतिक्रिया न हो। फिर ऊर्जा को उसी तरह से निकाला जाएगा जिस तरह से परमाणु रिएक्टर विखंडन प्रतिक्रियाओं से खर्च की गई गर्मी और प्रकाश ऊर्जा को कैप्चर करते हैं।

मैटर-एंटीमैटर रिएक्टर संलयन की तुलना में ऊर्जा उत्पादन में अधिक कुशल, अगले सर्वोत्तम प्रतिक्रिया तंत्र के आदेश होंगे। हालाँकि, किसी एंटी -मैटर इवेंट से रिलीज़ की गई ऊर्जा को पूरी तरह से कैप्चर करना अभी भी संभव नहीं है। आउटपुट की एक महत्वपूर्ण मात्रा को न्यूट्रिनोस द्वारा दूर किया जाता है, लगभग द्रव्यमान रहित कण जो ऐसा करते हैं इस मामले में कमजोर है कि वे लगभग असंभव हैं, कम से कम निकालने के प्रयोजनों के लिए ऊर्जा।

ऊर्जा पर कब्जा करने के बारे में चिंता करना उतना महत्वपूर्ण नहीं है जितना कि काम करने के लिए पर्याप्त एंटीमैटर प्राप्त करने का कार्य। सबसे पहले, हमारे पास पर्याप्त एंटीमैटर होना चाहिए। यह प्रमुख कठिनाई है: एक रिएक्टर को बनाए रखने के लिए महत्वपूर्ण मात्रा में एंटीमैटर प्राप्त करना। जबकि वैज्ञानिकों ने एंटीमेटर की छोटी मात्रा, पॉज़िट्रॉन, एंटीप्रोटोन, एंटी-हाइड्रोजन से बनाई है परमाणु, और यहां तक ​​कि कुछ एंटी-हीलियम परमाणु, वे बहुत अधिक मात्रा में सत्ता में नहीं आए हैं कुछ भी।

यदि इंजीनियरों को सभी एंटीमैटर को इकट्ठा करना था जो कभी कृत्रिम रूप से बनाया गया हो, जब संयुक्त हो सामान्य पदार्थ के साथ यह कुछ हद तक अधिक के लिए एक मानक प्रकाश बल्ब को प्रकाश में लाने के लिए पर्याप्त होगा मिनट।

इसके अलावा, लागत अविश्वसनीय रूप से उच्च होगी। कण त्वरक को चलाने के लिए, यहां तक ​​कि उनके टक्करों में एंटीमैटर की थोड़ी मात्रा का उत्पादन करने के लिए भी महंगा है। सबसे अच्छी स्थिति में, एक ग्राम पॉज़िट्रॉन का उत्पादन करने के लिए $ 25 बिलियन के आदेश पर खर्च होगा। सर्न के शोधकर्ताओं ने बताया कि एंटीमैटर के एक ग्राम का उत्पादन करने के लिए उनके त्वरक को चलाने में $ 100 क्वाड्रिलियन और 100 बिलियन वर्ष लगेंगे।

स्पष्ट रूप से, कम से कम वर्तमान में उपलब्ध तकनीक के साथ, एंटीमैटर का नियमित निर्माण आशाजनक नहीं दिखता है, जो कुछ समय के लिए स्टारशिप को पहुंच से बाहर कर देता है। हालांकि, नासा स्वाभाविक रूप से निर्मित एंटीमैटर पर कब्जा करने के तरीकों की तलाश कर रहा है, जो बिजली के अंतरिक्ष यान के लिए एक आशाजनक तरीका हो सकता है क्योंकि वे आकाशगंगा के माध्यम से यात्रा करते हैं।

ट्रिक करने के लिए वैज्ञानिक पर्याप्त एंटीमैटर की तलाश कहां करेंगे? वान एलनविकिरण बेल्ट - पृथ्वी के चारों ओर आवेशित कणों के डोनट के आकार के क्षेत्र - जिनमें एंटीपार्टिकल्स की महत्वपूर्ण मात्रा होती है। ये पृथ्वी से चुंबकीय क्षेत्र के साथ सूर्य से मिलने वाले अति-उच्च ऊर्जा वाले कणों के रूप में निर्मित होते हैं। इसलिए इस एंटीमैटर पर कब्जा करना और इसे चुंबकीय क्षेत्र "बोतलों" में संरक्षित करना संभव है, जब तक कि कोई जहाज प्रणोदन के लिए इसका इस्तेमाल न कर सके।

इसके अलावा, तूफान बादलों के ऊपर एंटीमैटर निर्माण की हालिया खोज के साथ, हमारे उपयोग के लिए इनमें से कुछ कणों को पकड़ना संभव हो सकता है। हालांकि, क्योंकि हमारे वातावरण में प्रतिक्रियाएं होती हैं, एंटीमैटर अनिवार्य रूप से सामान्य पदार्थ और सत्यानाश के साथ बातचीत करेगा, इससे पहले कि हमारे पास इसे पकड़ने का मौका हो।

इसलिए, जबकि यह अभी भी काफी महंगा है और कैप्चर की तकनीक अध्ययन के अधीन है, यह किसी दिन संभव हो सकता है ऐसी तकनीक विकसित करना जो कृत्रिम निर्माण से कम लागत पर हमारे आसपास के अंतरिक्ष से एंटीमैटर एकत्र कर सके पृथ्वी।

जैसा कि प्रौद्योगिकी विकास और हम बेहतर तरीके से समझना शुरू करते हैं कि एंटीमैटर कैसे बनाया जाता है, वैज्ञानिक स्वाभाविक रूप से बनाए गए मायावी कणों को पकड़ने के तरीके विकसित करना शुरू कर सकते हैं। इसलिए, यह असंभव नहीं है कि हम एक दिन विज्ञान कथाओं में दर्शाए गए ऊर्जा स्रोतों की तरह हो सकें।

द्वारा संपादित और अद्यतन कैरोलिन कोलिन्स पीटरसन