Антиматерия

Антиматерия — вещество, состоящее из античастиц, стабильно образующийся в природе в лишь микроскопических количествах. При взаимодействии вещества и антивещества происходит их аннигиляция, при этом образуются высокоэнергичные фотоны или пары частиц-античастиц. Во время аннигиляции 1 грамма антиматерии с 1 граммом материи, выделяется 1.8×1014  джоулей энергии или около 43 килотонн.

Антиматерия используется в катализационные реакциях, позволяя проходить высокоэнергетическим реакциям ядерного и термоядерного синтеза, а также позволяя синтезировать экзотические частицы. Широкое использование антиматерии и зависимость от неё в большом количестве сфер, особенно при создании и использовании сверхсветового транспорта информации и массы делает антиматерию самым дорогим и самым важным ресурсом всей человеческой сферы.

AC (Antimatter credit) - основная межзвездная валюта Альянса, напрямую привязана к антиматерии - 1 кредит = 1 микрограмм. Соответственно за миллион кредитов - грамм антиматерии.

Стоит заметить, что при этом антиматерия не является топливом или энергетическим ресурсом, она является лишь катализатором и переносчиком энергии. Невозможно создать аннигиляционные реакторы, поскольку вся свободная антиматерия добывается либо в слишком малых количествах, а получаемая на ускорителях частиц производится с колоссальными затратами энергии.

### Добыча и производство антиматерии

Антиматерия может быть получена двумя основыми методами: добычей с помощью магнитных ловушек и производством на специальных ускорителях частиц, но в обоих случаях количество добытой антиматерии крайне мало.

**Добыча**

Добыча осуществляется благодаря взаимодействию высокоэнергетических космических лучей с атмосферой планет или с другими космических объектов. Планеты с мощным магнитными полями улучшают производство антиматерии, но лишь в том случае, если поле не слишком мощное. В Солнечной системе наибольшее количество антиматерии получает Сатурн - 270 микрограмм в год до обогащения колец, 640 миллиграмм после.

Процесс создания или обогащения колец называют сатурнизацией. В ходе нее, используя материал комет, астероидов или спутников создают искусственные кольца вокруг планеты гиганта. При эффективном размещение колец, данный процесс может улучшить генерацию антиматерии на несколько порядков, при этом оставаясь возобновляемым источником ресурсов. Одним из неприятных последствия становится сложности с навигацией через плотные слои астероидно-пылевых колец, занимающих практически все орбиты.

С точки зрения экономии энергии добыча антиматерии с помощью магнитных ловушек на 6 порядков величины более дешевле чем производство её при помощи ускорителей частиц.

**Производство**

Основной проблемой при производстве антиматерии является низкая эффективность перехода электрической энергии в антиматерию. Первые ускорители частиц, которые могли добывать антиматерию имели эффективность в 0.000001% при превращении электричества а антиматерию. Современные ускорители частиц, задействуют высокотемпературные проводники, эффективные системы захвата антиматерии, а также монополь производство позитронов и имеют эффективность в 0.025%.

Для производства антиматерии требуется большое количество свободной энергии. Как правило это достигается при размещении фабрик антиматерии вблизи с звездой и обеспечение их работы через энергию солнечных батарей. Одна станция, с площадью батареи в 100,000 квадратных километров может обеспечить выработку около 3-х миллиграммов антиматерии в сутки.

В Солнечной системе на данный момент располагаются 170 производящих ускорителей, суммарно производящих 330 граммов антиматерии за год. При производстве антиматерии необходимо постоянно обеспечивать защиту, обслуживание и плотный контроль над структурами и процессами, но даже при тщательном контроле в среднем на 3 станциях в год происходит аварии, вызывая потери драгоценного ресурса.

### Аннигиляция

На субатомном уровне, протон антиматерии является антипротоном, аналог нейтрона называется антинейтроном, а электрон - позитроном. Распространенным заблуждением является то, что сочетая материю и антиматерию можно получить энергию, что как показывает практика не совсем так. Частицы аннигилируют только с противоположными античастицами. Если позитрон врежется в протон, то они просто разлетятся в стороны.

Аннигиляция электрона и позитрона действительно выделяет энергию, в виде гамма излучения. Но при этом масса и как следствие энергия позитрона и электрона меньше чем масса и энергия протона и нейтрона на порядок. Аннигиляция электрона и позитрона дает энергию в 1.6×10-15 джоулей, в то время как аннигиляция протона и нейтрона - 2.9376×10-12 джоулей.

Проблематичным является аннигиляция протонов и антипротонов, в связи с появлением в ходе реакции нейтральных и заряженных пионов, с высокими энергиями, что проявляется в крайне высоких скоростях, с которыми частицы двигаются. Нейтральные пионы практически сразу превращаются в задержанное гамма излучение, практически не несущее полезной работы. Заряженные пионы, двигающиеся с субсветовой скоростью, отлетят на дистанцию около 21 метра, до того как разложиться на мюоны и нейтрино. Они выполняют основную работу при катализационных реакциях и в работе двигателей, так как их можно направлять используя магнитные поля.

Постоянный и достаточно сильный поток гамма излучения требует использование радиационных щитов, как для защиты структуры корабля, так и для защиты команды. В свою очередь радиационный щит должен быть оснащен системами охлаждения, так как энергия гамма излучения переходит в тепловую, и без отвода тепла щит неминуемо расплавится.

### Хранение антиматерии

Хранение антиматерии, невероятно сложная задача. При соприкосновении материи и антиматерии, происходит взрывообразное выделение энергии, уничтожая емкость с антиматерией и соседние емкости, вызывая катастрофическую цепную реакцию. Единственный способ сохранить в целостности антиматерию и не вызывать аннигиляцию - хранить ее, используя электромагнитные или электростатические поля.

Для хранения антиматерии подходят три основных метода: магнитная левитация, стабилизированные молекулярно связанные состояния и хранение в материи. Каждый из видов хранения имеет свои собственные преимущества и недостатки и свою область применения.

**Магнитная левитация**

Диамагентический шар из ледяного антиводорода, поддерживаемый в одном месте при помощи магнитного поля. Магнитная левитация работает на антивещество точно также как на обычное вещество, но основной проблемой является поддержание шара в твердом состоянии и предотвращение испарения антиводорода с его поверхности. Еще одной сложностью становится извлечение антиматерии из одного сосуда в другой в связи с тем, что магнитные полей создают помехи друг для друга.

Магнитная левитация используется для хранения антиматерии в особо крупных размерах, до 10 грамм антиматерии в крупных контейнерах. Системы охлаждения должны работать постоянно, представляя из себя систему из криогенной установки, в котором находится контейнер и охлаждающих лазеров, которые предотвращают испарение отдельных атомов антиводорода. Эти же лазеры используются для расщепления и переноса антиводорода для его транспорта в другую емкость или в рабочую зону.

**Стабилизированные молекулярно связанные состояния**

При определенных обстоятельств позитрон может вступить в связь с обычной молекулой. В случае ее стабилизации при помощи магнитных полей и охлаждающих лазеров можно добиться состояния, обеспечивающее стабильное хранение данного состояния в течении десятилетий. Подобные структуры также крайне стабильны при транспортировке, что делает их основным методом хранения позитронов, полученных при монополь индуцировнном распаде обычной материи.

Также существуют версии катализационных двигатели и реакторы, которые не подводят монополи к активной зоне напрямую, а используют заранее накопленные в молекулах такого типа антипозитроны. Это снижает мощность двигателя, но гарантирует то, что монополи не будут потеряны в выхлопе двигателя или среди продуктов реакции.

**Хранение в материи**

В этом методе используются фуллереновая губка, которая ловит атомы антиводороды в молекулу C60. Емкость может оставаться работоспособной при комнатной температуре. Энергетическая плотность данного вещества более чем в 7000 раз больше чем у динамита.

Данная емкость используется для хранения катализационной антиматерии, фуллерены вместе с антиматерией отправляют в емкости с проходящей ядерной или термоядерной реакцией для ее инициации или ее поддержания. Легкость хранения привела к тому, что стали распространенными катализацированные микроядерные батареи, дающие хорошую емкость энергии, при минимальном ущербе пользователю.