مادة مضادة
الاستخدامات > الوقود

تؤدي اصطدامات المادة المضادة إلى انبعاث الفوتون، وتحول الكتلة الساكنة الكاملة للجسيمات إلى طاقة حركية. والطاقة لكل وحدة كتلة (9 × 10 16 جول / كلغ) هي حوالي 10 أضعاف القيمة الأسية من الطاقة الكيميائية (بالمقارنة مع مادة تي ان تي في 4.2 × 10 6 جول / كلغ، وتشكيل من المياه على 1.56 × 10 7 جول / كغم)، حوالي 4 أوامر من حجم أكبر من الطاقة النووية التي يمكن أن تتحرر اليوم باستخدام الانشطار النووي (حوالي 40 مليون إلكترون فولت لكل 238 </ سوب> يو تحويل طبيعته لنواة الرصاص، أو 1.5 × 10 13 جول / كلغ)، وحوالي 2 أوامر من حجم أكبر من أفضل ما يمكن من الاندماج (حوالي 6.3 × 10 14 جول / كغم لسلسلة بروتون بروتون). رد الفعل من 1 كغ من المادة المضادة لل1 كيلوغرام من المواد ستنتج 1.8 × 10 17 ياء (180 بالبيتاجول) الطاقة (من جانب الشامل الطاقة التعادل صيغة ه = مولودية ²)، أو ما يعادلها الخام من 43 ميجا طن من مادة تي ان تي. وعلى سبيل المقارنة، كان تفجير قنبلة قيصر بومبا، أكبر النووية تم تفجيره، بلغت قدرها المحصول المقدر 50 ميجا طن، الأمر الذي يتطلب استخدام مئات الكيلوغرامات من المواد الانشطارية (اليورانيوم / البلوتونيوم).
لا يمكن استخدام كل هذه الطاقة من قبل أي تكنولوجيا الدفع واقعية، لأن ما يصل إلى 50 ٪ من الطاقة المنتجة في التفاعلات بين النيوكلونات والنوكليونات المضادة يحمله النيترينو بعيدا في هذه التطبيقات، لذلك لجميع المقاصد والأغراض، يمكن اعتبارها فقدت.
أفكار الصواريخ المادة المضادة، مثل الصواريخ الطيف الأحمر، تقترح استخدام المادة المضادة كوقود للسفر بين الكواكب أو ربما السفر بين النجوم. منذ كثافة الطاقة من المادة المضادة أعلى بكثير من الوقود التقليدي، والاتجاه إلى وزن المعادلة لهذه الحرفة ستكون مختلفة جدا عن المركبة الفضائية التقليدية.
ندرة المادة المضادة يعني أنها ليست متاحة بسهولة لاستخدامها كوقود، على الرغم من أنها يمكن أن تستخدم في المادة المضادة المحفزة النووية نبض الدفع اللازمة للتطبيقات الفضائية. توليد بروتون مضاد واحد هو صعبا للغاية ويتطلب مسرعات الجسيمات، وكميات هائلة من الطاقة ملايين المرات أكثر مما هو أفرج عنه بعد ذلك هو يباد مع المسألة عادية نظرا لأوجه القصور في هذه العملية. الأساليب المعروفة لإنتاج الطاقة من المادة المضادة تنتج أيضا قدرا مساويا للمادة طبيعية، وبالتالي فإن الحد النظري هو أن نصف الطاقة مدخلات يتم تحويلها إلى المادة المضادة. موازنا هذا، عندما تقضي المادة المضادة على المادة عادية، تساوي الطاقة ضعف كتلة المادة المضادة، حتى يتم تحرير تخزين الطاقة في شكل مادة مضادة يمكن (نظريا) أن تكون فعالة بنسبة 100 ٪.
لمزيد من التطبيقات العادية (الأرضية) ولكن (مثل النقل العادي، واستخدامها في مولدات الكهرباء المحمولة، وتشغيل المدن...)، مصطنع المادة المضادة ليست مناسبة، ناقل للطاقة على الرغم من كثافة عالية الطاقة، وذلك لأن عملية إنشاء ينطوي على المادة المضادة كمية كبيرة من الطاقة المهدورة وغير مجدي للغاية. وفقا لسيرن، لا يمكن إلا جزءا واحدا من عشرة مليارات دولار (10 -10) من الطاقة التي تستثمر في إنتاج جزيئات المادة المضادة يمكن استردادها في وقت لاحق.
المادة المضادة الإنتاج حاليا محدودة جدا، ولكن قد تزايد في معدل يقرب هندسية منذ اكتشاف البروتون المضاد الأولى في عام 1955 من قبل وسيجري تشامبرلين. معدل الإنتاج الحالي للمادة المضادة هو بين 1 و10 نانوجرام في السنة، وهذا هو المتوقع ان ترتفع إلى ما بين 3 و30 نانوجرام في السنة بحلول عام 2015 أو عام 2020 مع منشآت جديدة فائقة التوصيل معجل خطي في سيرن وفيرميلاب. يدعي بعض الباحثين أنه مع التكنولوجيا الحالية، فإنه من الممكن الحصول على المادة المضادة ب25 مليون $ للجرام الواحد عن طريق الاستفادة المثلى من التصادم والمعلمات جمع (نظرا الحالية تكاليف توليد الكهرباء). المادة المضادة تكاليف الإنتاج، والإنتاج الشامل، وتكاد تكون مرتبطة في خطيا مع تكاليف الكهرباء، وحتى اقتصادية خالصة المادة المضادة تطبيقات الدفع من غير المرجح ان تأتي عبر الإنترنت من دون ظهور تكنولوجيات مثل الديوتيريوم - التريتيوم الانصهار السلطة (على افتراض أن مثل هذا الواقع من شأنه أن مصدر الطاقة يثبت أن تكون رخيصة). كثير من الخبراء، مع ذلك، خلاف هذه الادعاءات بأنها مفرطين في التفاؤل من قبل العديد من الطلبات من حيث الحجم. وهم يشيرون إلى أنه في عام 2004، والإنتاج السنوي من البروتون المضاد في سيرن كان picograms عدة بتكلفة قدرها 20 مليون دولار. وهذا يعني أن ينتج 1 غرام من المادة المضادة، من شأنه أن سيرن بحاجة إلى إنفاق 100 دولار الكدريليون وتشغيل مصنع المادة المضادة لل100 مليار سنة. تخزين مشكلة أخرى، كما هي البروتون المضاد سلبا تهمة وصد ضد بعضها البعض، بحيث لا يمكن أن تتركز في حجم صغير. التذبذب البلازما في سحابة من البروتون المضاد تهمة يمكن أن يسبب عدم الاستقرار الذي البروتون المضاد طرد من فخ التخزين. لهذه الأسباب، حتى الآن سوى بضعة ملايين البروتون المضاد كان قد تم تخزينها في نفس الوقت في فخ المغناطيسي، وهو ما يعادل أقل بكثير من femtogram. الهيدروجين المضاد هي ذرات أو جزيئات محايدة من حيث المبدأ، حتى أنهم لا يعانون من مشاكل البلازما من البروتون المضاد الموصوفة أعلاه. لكن الهيدروجين المضاد البارد هو أصعب بكثير من إنتاج البروتون المضاد، وحتى الآن لم يتم صيد ذرة من الهيدروجين المضاد ذرة في مجال مغناطيسي.
قال أحد الباحثين في مختبرات سرن، التي تنتج المادة المضادة بانتظام:
«If we could assemble all of the antimatter we've ever made at سيرن and annihilate it with matter, we would have enough energy to light a single electric light bulb for a few minutes.»