Silniki na antymaterię realną możliwością

Mała ilość antymaterii może wytworzyć tysiące razy więcej energii niż taka sama ilość paliwa w reaktorze atomowym i nawet 2 miliardy razy więcej energii niż spalanie takiej samej ilości węglowodorów. Nic więc dziwnego, że paliwo to rozpalało wyobraźnię fantastów od dawna. Najnowsze komputerowe modele wskazują, że możemy zbudować taki silnik już teraz przy użyciu znanej nam technologii.

Maksymalna prędkość rakiety zależy od prędkości wylotowej cząstek wyrzucanych z dyszy silnika. W przypadku silnika na antymaterię tworzona by ona była przez wzajemną anihilację materii z antymaterią, która prowadzi do wyzwalania ogromnych ilości energii.

Ciąg, w przypadku takiego silnika, ma być generowany głównie przez pole magnetyczne, które odbija naładowane cząstki - piony (mezony π) powstałe w wyniku anihilacji protonów z antyprotonami. Do tej pory pozostawało otwarte pytanie - jak wydajne może być takie pole magnetyczne.

Prędkość wylotowa tych pionów zależy od dwóch czynników - początkowej prędkości w momencie ich powstania oraz właśnie wydajności tego magnetycznego pola.

W poprzednich latach obliczano, że cząstki te powinny początkowo osiągać ok. 90% prędkości światła, lecz wydajność magnetycznego pola wynosić może maksymalnie 36% - co by skutecznie obniżało wydajność silnika na antymaterię do takiego stopnia, że jego użycie byłoby po prostu nieopłacalne.

GEANT4 - nowe oprogramowanie stworzone przez CERN, które zostało zaprojektowane aby lepiej symulować interakcje między cząstkami, materią i różnymi polami przynosi dużo ciekawsze wyniki. Zazwyczaj jest ono stosowane do obliczania jak zachowają się protony i antyprotony zderzane ze sobą w LHC - Wielkim Zderzaczu Hadronów. Zatem do obliczenia wydajności silników na antymaterię jest ono wręcz idealne.

Symulacja przyniosła zarówno dobre jak i złe wieści. Złe są takie, że początkowa prędkość pionów będzie wynosiła "zaledwie" 80% prędkości światła. Dobre zaś takie, że magnetyczne pole służące za dyszę silnika będzie mogło osiągać efektywność na poziomie 85%. Oznacza to, że prędkość wylotowa cząstek z silnika na antymaterię mogłaby wynosić nawet 70% prędkości światła, dzięki czemu silnik taki mógłby nas faktycznie zbliżyć do prędkości relatywistycznej.

Kolejnym, być może jeszcze większym zaskoczeniem, jest to, że okazało się iż wystarczy do tego celu pole magnetyczne o sile 12 tesli - czyli takie, które można bez problemu stworzyć przy użyciu obecnej technologii.

Oczywiście nadal pozostaje jeden problem - nie jesteśmy po prostu w stanie zebrać wystarczającej ilości antymaterii aby wybrać się w daleką podróż. W CERN antymateria tworzona jest obecnie w takiej ilości, że około tysiąca lat zajęłoby zebranie jednego mikrograma.

Źródło: