Я вошёл в бункер 12, закрыл дверь и как всегда в последние четыре месяца, уселся за свой суперкомпьютер. И запустил лекцию. "Сегодня мы пройдём элементарную теорию получения и хранения антивещества. Итак, для получения антивещества используются сверхмощные ускорители частиц, в них протоны в вакууме разгоняются до скоростей порядка 30-40 тыс километров в секунду и более, и сталкиваясь с сверхтонкой стенкой производят гибридное вещество. Гибридное вещество состоит из протонов и антипротонов, которые после появления на свет начинают немедленно аннигилировать. Естественно, единственный способ не позволить полученным антипротонам аннигилировать, это разделить их с протонами, да ещё так, чтобы они не касались иного вещества. Второй недостаток гибридного вещества, является то, что после образовании оно движется с колоссальной скоростью, более нескольких тысяч километров в секунду. В следствии чего, единственным способом разделить гибридное вещество до аннигиляции является два сверхмощных потенциала, положительный и отрицательный, один из них притянет к себе протоны, другой антипротоны. В связи с тем, что часть гибридного вещества успевает про аннигилировать, при разделении, и далеко не вся энергия столкновения идёт на создание протонов и антипротонов, большая часть теряется превращаясь в тепло, КПД получения антивещества очень низок, и составляет 0,001% и менее процента. Давайте ближе рассмотрим сам механизм превращения протона, столкнувшегося на высокой скорости со стенкой, что происходит? По сути, протон не выдерживает столкновения на огромной скорости с другими элементарными частицами протонами и нейтронами, и разрушается. Причём разрушается не только разогнанный протон, но и ещё один из тех с которым он столкнулся, или даже несколько элементарных частиц входящих в ядро. Энергию расщепления ядра тут можно даже не учитывать, поскольку она пренебрежимо мала по сравнению с энергией аннигиляции элементарных частиц. Но! Почему тогда образуются протоны и антипротоны? Да по сути, любое вещество образуется из энергии, тогда, когда эта энергия достигает слишком большой плотности, а в данном случае она её достигает. Таким образом образуется вспышка энергии слишком большой плотности, и часть вспышки энергии рекомбинирует обратно в вещество. Причём при этом процессе рекомбинации образуется две элементарных частицы протон и антипротон. Скорее всего даже, образуется одна пра частица, крайне не стабильная и короткоживущая, которая распадается почти мгновенно на антипротон и протон, причём выбросив их друг от друга в разных направлениях. Что возможно обусловлено наличием у пра частицы некоего момента. Таким образом, образуется антивещество и вещество. Причина, почему гибридное вещество имеет некоторое ускорение, направленное по вектору движения изначального протона, заключается в законе сохранения импульса. Рассмотрим этот процесс подробнее: Казалось бы, протон превратился в энергию, по сути свет, во вспышку, но тогда свет должен, на бесконечно малый промежуток скорости набрать С, и таким образом импульс системы аннулируется. Это бы соответствовало идее Эйнштейна о том, что свет всегда имеет максимальную скорость. Но это по видимому не так, свет всегда имеет скорость С, лишь относительно объекта с которого он излучается. А значит часть света вспышки движется по вектору движения протона быстрее С, а часть медленнее, поэтому и при рекомбинации сохраняется импульс. Какие можно сделать выводы из данного анализа? Ну во-первых, чем выше энергия протона, тем сильнее он стукнется о ядро или атом, и тем больше ядер он расщепит. Следовательно, чтобы получить больше антивещества при меньших затратах массы, нужно разогнать протон до наибольшей скорости. Хотя тут актуален ещё иной фактор, а именно, при чрезмерном росте скорости пучка требуется увеличить на него энергозатраты, а во-вторых, разбиение одним протоном более чем одной элементарной частицы может потребовать больше энергии, чем расщепление частиц в пропорции 1 к 1. Следовательно, существует некая оптимальная скорость пучка протонов, наиболее идеальная для реакции. Не больше не меньше. Так же, стоит учитывать, что, тем больший процент энергии рекомбинирует в вещество, чем выше её плотность. А это значит, что имеет смысл использовать для производства антивещества наиболее тяжёлые ядра, либо в пластинке ловящий пучёк, либо для самого иона. (например свинца, пластинки столь малой толщины, чтобы цикл аннигиляция - появление протонов антипротонов происходил один раз) Так же должна быть максимизирована сама плотность ударного пучка. Тогда больший процент энергии будет рекомбинировать в вещество и антивещество, и меньше будет теряться в виде тепла. Теперь рассмотрим второй этап нашего улучшения, как разделить гибридное вещество? Тут всё значительно проще, достаточно лишь максимально увеличить мощь потенциалов разделителей, чтобы разделение прошло как можно быстрее, и как можно меньше частиц успело аннигилировать.
Стоит отметить, что ещё одним оптимальным методом получения антивещества является встречный пучок коллайдера. В нём пучки протонов сталкиваются на встречном курсе и затраты энергии на их разгон много меньше, но зато возникает проблема попадания одним пучком в другой, ведь разгоняемые пучки крайне малы. Данная технология ещё не освоена, и получить антивещество этим способом пока на практике не удалось, но есть надежды, что она будет освоена в далёком будущем лет через 50.
Отдельно стоит рассмотреть ещё один вопрос. А что собственно заставляет протоны веществ сталкиваться, и когда они начинают аннигилировать? Почему например разогнанный до 50 тыс км в секунду пучок не пролетит через вещество как нейтрино, а обязательно аннигилирует? То есть провзаимодействует. Вероятно, непосредственным катализатором процесса аннигиляции является не непосредственное столкновение двух протонов, как это можно увидеть на упрощённой схеме. А слишком быстрое прохождение друг через друга двух положительных зарядов. То есть протону, чтобы он аннигилировал, нужно не врезаться в другой протон, а лишь пройти достаточно близко, на достаточной скорости. И тут даже не имеют такого уж значения сильные ядерные взаимодействия, поскольку если бы они имели значение, и могли захватить пролетающий мимо протон, то тогда бы аннигиляция происходила сама по себе, чего конечно нет.
Теперь перейдём ко второй части лекции. Мы выделили антипротоны, как их поймать? Логично предположить что удержание антипротонов нужно осуществлять в вакууме окружив их отрицательными зарядами от которых они будут постоянно отталкиваться, стремясь к зоне где воздействие зарядов минимизировано, то есть максимально далеко от зарядов где-то в центре нашей камеры хранения антивещества.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70