Антивещество: топливо будущего

Научные фантасты уже назвали антивещество «энергией будущего». Именно им заправлялся легендарный звездолет «Энтерпрайз» из сериала «Звездный путь». Всего лишь 20 кг антивещества позволяют разогнать космический аппарат весом в тонну до скорости 130 миллионов км/ч. И расстояние до Проксимы Центавра уже не кажется столь огромным, ведь на полет уйдет чуть более сорока лет. Когда частица антивещества сталкивается с частицей обычной материи, обе дружно и полностью преобразуются в чистую энергию, величина которой рассчитывается по формуле E=Mc². И чтобы устроить взрыв, подобный тому, что в августе 1945 года разрушил японский город Хиросима, хватило бы одного грамма антивещества.

РАКЕТНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ НА АНТИВЕЩЕСТВЕ

Чтобы космический корабль отправился к цели, нужно первым делом произвести с помощью мощных лазерных лучей необходимое количество материи и антиматерии. Сконцентрировав колоссальное количество энергии в одной точке, лазерные лучи выбивают из космической пустоты (в которой всё же есть отдельные частицы материи) протоны и антипротоны. При их столкновении образуются более мелкие частицы, с силой выбрасываемые из задней части корабля. И в этот момент в игру вступает реактивный принцип. Понять его просто: когда, сидя в лодке, ты кидаешь назад камень, то лодка начинает плыть вперед. Любое действие (в нашем случае – бросок камня назад) рождает противодействие, направленное в противоположную сторону (лодка поплыла вперед). Аналогичен принцип движения классической ракеты: из расположенных сзади сопел вырываются газы, и чем больше их масса и скорость, тем быстрее летит ракета.

Короче, о подобном топливе (исключительно мирном, конечно!) можно было бы только мечтать, если бы не одно но: антиматерия – такая редкость, что, как говорится, днем с огнем не найти! В атмосфере возникают иногда античастицы, но мало: раз-два и обчелся. Зато их можно получать искусственным путем (правда, в мизерном количестве) в ускорителях заряженных частиц, типа Большого андронного коллайдера (БАК), что находится в Швейцарии.

На сегодняшний день самое астрономическое качество антивещества – это его стоимость: около 9 триллионов евро за грамм! Разумеется, если удастся наладить промышленное производство, то цена существенно снизится. Однако если учесть, что один грамм антивещества способен уничтожить крупный город, то невольно задумаешься: а что, если вдруг по чьей-нибудь оплошности 20 кг чудесного топлива, приготовленные для полета к Проксиме Центавра… взорвутся! Вполне вероятно, что наша планета разлетится клочками по Солнечной системе… Тем более что вполне хватит одного атома обычной материи, чтобы спровоцировать этот взрыв.

Как же умерить столь вспыльчивый характер антивещества? Специалисты американского общества «Icarus», занимающиеся разработкой космических аппаратов «дальнего следования», предлагают производить антивещество крошечными дозами в течение всего полета.

ЧТО ТАКОЕ АНТИМАТЕРИЯ

У каждой частицы атомов, образующих материю (у протона, электрона…) имеется двойник с прямо противоположными свойствами. Будто две частицы смотрятся в зеркало. К примеру электрон и его античастица позитрон: массы у них одинаковые, а вот электрические заряды противоположные. По идее, во Вселенной должно быть равное количество материи и антиматерии. Нет ни единой причины, по которой в момент Большого взрыва могло возникнуть преобладание одного или другого вида материи. Однако – и в этом кроется одна из величайших тайн физики – антиматерия почти полностью исчезла. И возникает лишь мимолетно среди продуктов распада частиц. Словом, получить антиматерию можно лишь искусственным путем.

АНТИЧАСТИЦЫ ИЗ ПУСТОТЫ

Для получения антивещества нужно сконцентрировать с помощью лазеров (высокоэнергетических световых лучей) энергию около 10↑29 ватт (100 миллиардов миллиардов миллиардов ватт) в одной точке пространства, и в этом месте мы получим пучок связанных между собой частиц и античастиц. Но антивещество, ни в коем случае нельзя закладывать в какое-нибудь хранилище (коснется стенки и взорвется!). Необходимо, направляя его с помощью электромагнитного поля, сразу использовать антивещество в качестве топлива.

Но есть и еще одна проблема: где взять столько энергии для работы лазеров? Один из самых мощных лазеров в мире – «Аполлон» во французском городе Сакле – рассчитан на 10↑16 ватт… До требуемых показателей еще очень далеко, однако теоретически этого хватит, чтобы хотя бы попробовать получить антивещество. И это, несомненно, станет первым шагом на пути к далеким звездам.