Читаем Going Interstellar (collection) полностью

Here is the rub. As these primeval nucleons were created out of the energetic stew of pre-nuclear matter, standard, well-established nuclear physics predicts an exactly equal number of nucleons and anti-nucleons. Many or all of these particles and anti-particles should have been converted into gamma rays as they annihilated each other. In fact, the universe should be absolutely empty as a result of these matter/antimatter annihilation events!

Clearly, this is not the case. Matter exists, but what became of the antimatter? Did the early universe divide during its inflationary phase into a matter-half and an antimatter-half? If so, then why don’t we detect annihilation gamma rays from regions where these two sub-universes come into contact?

The giant black holes that became luminous, quasi-stellar objects and now reside quietly at the centers of spiral galaxies (such as our Milky Way) also evolved in the early universe. Some suggest that in some unknown fashion, a bit more of the universe’s early antimatter fell into these cosmic maws than did normal matter. But no one can suggest a mechanism. If this hypothesis turns out to be correct, though, there are some interesting science-fiction concepts. How might we travel to the huge black holes? And how might we get the antimatter out of them?

Another possibility is that there is a slight asymmetry in the production scheme for matter and antimatter. This scheme might slightly favor the production of normal matter. Experimental evidence for such an asymmetry is sparse. One reason for the development and construction of the Large Hadron Collider at the CERN is to search for such asymmetries. But even this enormous and energetic proton accelerator may not have sufficient energy to duplicate conditions in the very early universe.

The Antimatter-Matter Interaction

It was originally believed that the interaction of a particle and its antiparticle twin would instantaneously result in gamma ray photons. This would not be great for space travel since gamma rays are not easy to deflect. But nature is actually a bit kinder to us in this respect. Yes, gamma rays are the end product. But along the way, many of the intermediate, short-lived particles are electrically charged.

Early antimatter rocket pioneers had no idea regarding the charged-particle decay scheme for matter-antimatter annihilation products. In the early 1950s, the German rocket scientist Eugen Sanger proposed that a spacecraft propelled by the matter-antimatter reaction would be a photon rocket emitting gamma rays. But focusing these gamma rays so that they emerged as an exhaust seemed to be a nearly insurmountable problem. Sanger’s thought experiments centered upon an electron gas that might reflect the gamma rays. But he was never able to solve the problem.

It was a flamboyant and dynamic American physicist and science fiction author, Robert Forward, who brought the charged-particle decay scheme of the proton-antiproton annihilation reaction to the attention of the space propulsion community. An imposing figure, Forward was famous for his colorful vests. Legend has it that he never wore any of his vests more than once!

In 1983, Forward conducted a research effort on alternative propulsion techniques. This was published in a December 1983 report for the United States Air Force Rocket Propulsion Laboratory. According to this report, the immediate products of proton-antiproton annihilation are between three and seven electrically neutral and charged pions. (A pion is one of the many subatomic particles found to comprise the matter around us.)

A magnetic nozzle can be used to focus these electrically charged particles and expel them out the rear of a matter/antimatter rocket as exhaust. A large fraction of the energy produced in the proton/antiproton annihilation is transferred to the kinetic energy of this charged particle exhaust. Although an operational matter/antimatter annihilation rocket will not have the one hundred percent efficiency of Sanger’s photon rocket (probably thirty to fifty percent according to Forward), it will be much more effective than a fission or fusion rocket. And charged particles, even short-lived charged particles, are much easier to handle than gamma rays.

Antimatter Factories

To date, no repositories of antiprotons or anti-hydrogen have been found. But antimatter is routinely produced in nature and also by humans. In this section, we deal with various types of antimatter factories.

First, let’s consider nature’s factories. Then, we will look at antimatter production in our largest existing nuclear accelerators. Finally, we treat antimatter production facilities that might be constructed by a future solar-system wide civilization.

Natural Antimatter Factories
Перейти на страницу:

Похожие книги

1937. Трагедия Красной Армии
1937. Трагедия Красной Армии

После «разоблачения культа личности» одной из главных причин катастрофы 1941 года принято считать массовые репрессии против командного состава РККА, «обескровившие Красную Армию накануне войны». Однако в последние годы этот тезис все чаще подвергается сомнению – по мнению историков-сталинистов, «очищение» от врагов народа и заговорщиков пошло стране только на пользу: без этой жестокой, но необходимой меры у Красной Армии якобы не было шансов одолеть прежде непобедимый Вермахт.Есть ли в этих суждениях хотя бы доля истины? Что именно произошло с РККА в 1937–1938 гг.? Что спровоцировало вакханалию арестов и расстрелов? Подтверждается ли гипотеза о «военном заговоре»? Каковы были подлинные масштабы репрессий? И главное – насколько велик ущерб, нанесенный ими боеспособности Красной Армии накануне войны?В данной книге есть ответы на все эти вопросы. Этот фундаментальный труд ввел в научный оборот огромный массив рассекреченных документов из военных и чекистских архивов и впервые дал всесторонний исчерпывающий анализ сталинской «чистки» РККА. Это – первая в мире энциклопедия, посвященная трагедии Красной Армии в 1937–1938 гг. Особой заслугой автора стала публикация «Мартиролога», содержащего сведения о более чем 2000 репрессированных командирах – от маршала до лейтенанта.

Олег Федотович Сувениров , Олег Ф. Сувениров

Документальная литература / Военная история / История / Прочая документальная литература / Образование и наука / Документальное
Хрущёвская слякоть. Советская держава в 1953–1964 годах
Хрущёвская слякоть. Советская держава в 1953–1964 годах

Когда мы слышим о каком-то государстве, память сразу рисует образ действующего либо бывшего главы. Так устроено человеческое общество: руководитель страны — гарант благосостояния нации, первейшая опора и последняя надежда. Вот почему о правителях России и верховных деятелях СССР известно так много.Никита Сергеевич Хрущёв — редкая тёмная лошадка в этом ряду. Кто он — недалёкий простак, жадный до власти выскочка или бездарный руководитель? Как получил и удерживал власть при столь чудовищных ошибках в руководстве страной? Что оставил потомкам, кроме общеизвестных многоэтажных домов и эпопеи с кукурузой?В книге приводятся малоизвестные факты об экономических экспериментах, зигзагах внешней политики, насаждаемых доктринах и ситуациях времён Хрущёва. Спорные постановления, освоение целины, передача Крыма Украине, реабилитация пособников фашизма, пресмыкательство перед Западом… Обострение старых и возникновение новых проблем напоминали буйный рост кукурузы. Что это — амбиции, нелепость или вредительство?Автор знакомит читателя с неожиданными архивными сведениями и другими исследовательскими находками. Издание отличают скрупулёзное изучение материала, вдумчивый подход и серьёзный анализ исторического контекста.Книга посвящена переломному десятилетию советской эпохи и освещает тогдашние проблемы, подковёрную борьбу во власти, принимаемые решения, а главное, историю смены идеологии партии: отказ от сталинского курса и ленинских принципов, дискредитации Сталина и его идей, травли сторонников и последователей. Рекомендуется к ознакомлению всем, кто родился в СССР, и их детям.

Евгений Юрьевич Спицын

Документальная литература
1917: русская голгофа. Агония империи и истоки революции
1917: русская голгофа. Агония империи и истоки революции

В представленной книге крушение Российской империи и ее последнего царя впервые показано не с точки зрения политиков, писателей, революционеров, дипломатов, генералов и других образованных людей, которых в стране было меньшинство, а через призму народного, обывательского восприятия. На основе многочисленных архивных документов, журналистских материалов, хроник судебных процессов, воспоминаний, писем, газетной хроники и других источников в работе приведен анализ революции как явления, выросшего из самого мировосприятия российского общества и выражавшего его истинные побудительные мотивы.Кроме того, авторы книги дают свой ответ на несколько важнейших вопросов. В частности, когда поезд российской истории перешел на революционные рельсы? Правда ли, что в период между войнами Россия богатела и процветала? Почему единение царя с народом в августе 1914 года так быстро сменилось лютой ненавистью народа к монархии? Какую роль в революции сыграла водка? Могла ли страна в 1917 году продолжать войну? Какова была истинная роль большевиков и почему к власти в итоге пришли не депутаты, фактически свергнувшие царя, не военные, не олигархи, а именно революционеры (что в действительности случается очень редко)? Существовала ли реальная альтернатива революции в сознании общества? И когда, собственно, в России началась Гражданская война?

Дмитрий Владимирович Зубов , Дмитрий Михайлович Дегтев , Дмитрий Михайлович Дёгтев

Документальная литература / История / Образование и наука