Виктор де Касто - PRO Антиматерию

• Название: PRO Антиматерию
• Автор: Виктор де Касто
• Жанр: Прочая научная литература
• Год: 2015
• ISBN: 978-5-906150-47-9

Антиматерия – одна из любимых тем писателей-фантастов. Тем не менее она реальна, и ученые уже научились ее получать. Материя и антиматерия появились в результате Большого Взрыва в равных количествах. Но материя осталась, а антиматерии в нашей Вселенной нет или почти нет. Почему так получилось? Что происходило почти четырнадцать миллиардов лет назад? Есть ли другие вселенные, состоящие из антиматерии? Как можно использовать антиматерию на Земле? Автор отвечает на все эти вопросы и рассказывает о большом интересе к антиматерии различных специалистов – как альтернативному источнику энергии, как возможному топливу для межгалактических космических кораблей и как основе самого страшного оружия, которое только может изобрести человечество.

---

Правда, работы над позитронным оружием еще очень далеки от завершения. Расчеты, сделанные учеными из НАСА, работающими в Кливленде, показали, что для получения одного миллиграмма антиматерии сейчас потребовалось бы около ста миллиардов долларов – слишком дорого, чтобы этот проект был интересен с коммерческой точки зрения. Хотя Эдвардс считает, что позитроны в достаточных количествах можно было бы получать на ускорителе элементарных частиц в «Фермилаб» и на линейных ускорителях в Национальной лаборатории имени Лоуренса в Ливерморе и в Стэнфордском университете.

Кроме производства существует проблема безопасного хранения позитронов. Ее необходимо решить – иначе об их практическом применении не может быть речи. Для этого требуется надежная изоляция античастиц от обычных частиц (обычной материи), при столкновении с которыми античастицы аннигилируют. В настоящее время для хранения античастиц используются так называемые ловушки Пеннинга, о которых мы подробнее расскажем ниже. В них частицы удерживаются от столкновения со стенками ловушки с помощью магнитного поля. Однако, поскольку позитроны заряжены одинаково и отталкиваются друг от друга, со временем все они вырываются из магнитного поля и благополучно исчезают, сталкиваясь с обычной материей.

Решением вопроса хранения позитронов занимается компания Positronics Research LLC, ею руководит бывший профессор Пенсильванского университета Джеральд Смит, к которому мы вернемся в конце книги. Кроме ловушек Пеннинга ученые предложили использовать для хранения позитронов и квазистабильные образования – позитронии. Позитроний представляет собой систему из вращающихся друг вокруг друга позитрона и электрона, которые удерживаются от столкновения электромагнитными полями. После этого открытия фирма получила от военного ведомства США 3,7 миллиона долларов на дальнейшие исследования.

Военные совместно с учеными работают и над другими проектами. Можно упомянуть «Высокоэффективную ловушку антиматерии» (HiPAT – High Performance Antimater Trap), над которой ведется работа в Центре космических полетов имени Маршалла, который входит в состав НАСА. В этом проекте участвуют и ВВС США.

Идет работа и над изучением использования антиматерии для производства различных двигателей, в этом также принимают участие военные. Например, американская компания Hbar Technologies, которая работает над двигателями для космических аппаратов, получает существенную поддержку от НАСА и, в частности, разрабатывает двигатель на основе антиматерии для космического корабля. В случае успешного решения вопроса такой двигатель позволит космическим кораблям летать на большие расстояния и на гораздо большей скорости, чем сейчас. Например, именно по расчетам Hbar Technologies, 17 граммов антиматерии достаточно, чтобы космический корабль за 40 лет долетел до звезды Альфа Центавра, о чем мы уже упоминали выше. Кеннет Эдвардс на мартовской конференции в Вашингтоне заявил, что такой двигатель можно было бы построить в течение пятнадцати лет за два миллиарда долларов.

Проект космического корабля VARIES (Vacuum to Antimatter-Rocket Interstellar Explorer System) – межзвездного транспортного средства, приводимого в действие антиматерией: энергия от солнечных батарей приводит в действие супермощный лазер, луч которого разбивает пространство и время, что приводит к спонтанному возникновению материи и антиматерии. Собирая антиматерию в ловушки, корабль находится возле звезды до тех пор, пока топлива не будет достаточно для перелета

Одного выступления Кеннета Эдвардса достаточно, чтобы предположить: американские специалисты накопили достаточно информации для перехода от теории к практике. У журналистов «Сан-Франциско Хроникл» возникло много вопросов, которые они хотели задать и Эдвардсу, и другим, но представители ВВС США больше ни словом не обмолвились об исследованиях в области антиматерии. Вероятно, военное ведомство США не просто так наложило запрет на публикацию материалов об исследованиях в области антиматерии. Не исключено, что через пару десятков лет научная фантастика типа «Звездных войн» будет смотреться как детская забава. А ведь когда-то фантастикой казалось деление атома.

Вообще Вооруженные силы США славятся исследованиями и разработками странных или кажущихся странными и эксцентричными идей. Кажется, что военное ведомство США работает по принципу «Если это вообще возможно, то пусть это сделаем мы». Правительство США в свое время выделило огромные деньги на разработки радаров, атомной бомбы, поддержало развитие радиоастрономии, ядерной физики и физики элементарных частиц. Мотивы в 1950-е годы едва ли можно назвать чистыми и благородными. Представители и правительства США, и военного ведомства видели, какую мощь смогла высвободить наука из атомного ядра. «Холодная война» очень способствовала выделению средств на самые безумные (пусть на первый взгляд) идеи из сферы науки и технологий. Делалось все, чтобы только Советский Союз, в котором на похожие проекты тоже тратились огромные суммы, не стал первым, кто совершит следующий прорыв или изобретет нечто ошеломляющее. И в самом деле было выдвинуто много очень толковых и практически осуществимых идей, многие были доведены «до ума».

В последние годы ВВС США подключили к своим разработкам талантливых студентов, в частности для разработки непилотируемого микросамолета-истребителя на основе антиматерии, он должен использовать энергию от аннигиляции антиматерии. Правда, пока никаких практических результатов не появилось.

Но американские военные (или задействованные ими ученые, или все вместе) также занимаются исследованием телепатии, телекинеза, психокинеза и антигравитации. Точно известно, что ВВС США проверяли возможность применения в военных целях телепортации и психокинеза и заплатили 25 тысяч долларов за исследование, которое провел физик Эрик Дэвис из компании Warp Drive Metrics, которая базируется в Лас-Вегасе. В ближайшие пять лет планируется выделить еще 7,5 миллиона долларов на продолжение этих исследований.

По заявлениям Дэвиса, телепортация теоретически возможна. Если возможность телепортации будет подтверждена, это будет иметь громадное значение для военных, спецслужб и просто для коммерческого применения. Правда, многие специалисты не считают Дэвиса серьезным исследователем, а увлеченность ВВС США подобной тематикой вызывает удивление научного мира. В ответ на это американские военные говорят: «Нельзя узнать, что под камнем ничего нет, не перевернув его».

Источники энергии на основе антиматерии и оружие на основе антиматерии очень хорошо встают в этот ряд. Мы можем сравнить имеющуюся сегодня информацию об антиматерии со знаниями о делении ядра в 1939 году, которые привели к последующей разработке атомной бомбы. Точно так же прикладная наука и инженерное искусство могут использоваться и в этом случае. Успешное производство ядерного оружия подтвердило правильность подхода американских стратегов – «Пусть это сделаем мы». Так что, похоже, следующим будет оружие на основе антиматерии. Или все-таки нет?

Природная антиматерия

Как уже говорилось, антиматерия в нашей Вселенной не встречается, по крайней мере, в каких-то значительных количествах. Тем не менее природные процессы дают самый простой ее пример, позитрон, зеркало электрона в антимире.

Слово «позитрон» происходит от английского positive – «положительный». Название предложил открывший его американский физик Карл Андерсон. Позитрон имеет электрический заряд +1 и массу, равную массе электрона. Позитрон стал первой открытой античастицей и является античастицей электрона. Электрон, самая легкая электрически заряженная частица, встречается в атомах всей материи, а позитрон, в свою очередь, является необходимой составляющей антиатомов антиматерии. В нашем мире много радиоактивных элементов, ядра их атомов спонтанно выделяют энергию, когда составляющие их части каким-то образом перестраиваются для формирования, например, более стабильных соединений. Атомные ядра некоторых элементов известны как «эмиттеры позитронов». В таком случае мы говорим об радиоактивном распаде или позитронной эмиссии. Позитрон в таком атоме не существует заранее (как собачий лай не существует внутри собаки), его создает высвобождаемая энергия.

Позитроны также возникают в результате процесса, который называется «рождением пар» – в этом случае фотон, взаимодействуя с электромагнитным полем ядра, образует одновременно электрон и позитрон. Также позитроны способны возникать в процессах рождения электронно-позитронных пар в сильном электрическом поле.

Карл Андерсон открыл позитрон с помощью камеры Вильсона, помещенной в магнитное поле, хотя первым высказал предположение о существовании позитрона Поль Дирак. Дирак описал электрон с отрицательным электрическим зарядом и аналогичную частицу с положительным зарядом. Открытие позитрона стало триумфом его теории.