# ПРОИЗВОДСТВО НА АНТИ-АТОМИ И АНТИ-ХИМИЯ #

Просто казано - АЛХИМИЯ, НО ЗА ТОВА ПО-КЪСНО.....

В началото на XX в. физиците осъзнали, че атомът се състои от заредени субатомни частици с електрони (с отрицателен заряд), които се движат в кръг около съвсем малко ядро (с положителен заряд). На свой ред ядрото се състояло от протони (които носели положителен заряд) и неутрони (които били електрически неутрални).

Затова през 30-те години научният свят изпаднал в силен шок, когато физиците осъзнали, че всяка частица има близначка - античастица, но с противоположен заряд. Първата античастица, която била открита, бил антиелектронът (наречен позитрон), който има положителен заряд. Позитронът е идентичен с електрона във всички отношения, като изклю­чим това, че носи противоположния заряд. Той бил открит за първи път във фотографии на космически лъчи, направени в облачна камера. (Следите от позитрон и се забелязват твърде лесно в такава камера. Когато бъдат поставени в мощно магнитно поле, те се прегъват в протнвоположна посока в сравне­ние с обикновените електрони.

През 1955г. Беватрон - ускорителят на частици в Калифорнийския университет в Бъркли, произвел първия антипротон. Както се очаквало, той бил идентичен с протона във всички отношения, като изключим факта, че имал отрицателен заряд. Това означава, че по принцип човек може да създава антиатоми (с позитрони, които се движат около антипротоните). Антиелементите, антихимията, антихората, дизелите и дори антивселените са теоретично възможни. Понастоящем гигантските ускорители на частици в ЦЕРН и в лабораторията „Ферми”, близо до Чикаго, са в състояние да създадат незначителни количества анти водород. (Това става чрез взривяване на лъч от високоенергийни протони с цел използването на ускорители на частици, като по този начин бива създаден сноп от субатомни отломки. Мощни магнити отделят антипротоните, които се забавят до много ниски скорости и след това се излагат на въздействието на антиелектроните, които се излъчват по естествен път от натрий-22. Когато антиелектроните се движат в орбита около антипротоните, те създават анти водород, тъй като водородът е съставен от един протон и един електрон). В чист вакуум тези антиатоми могат да съществуват вечно. Но заради примесите и сблъсъците със стената нак­рая се удрят в обикновените атоми и се анихилират, отде­ляйки енергия.

През 1995г. ЦЕРН влезе в историята, когато обяви, че е създал девет антиводородни атома. Лабораторията „Ферми“ скоро последва примера, като произведе сто атома антиводо­род. По принцип няма нищо, което да ни попречи да създа­дем елементи с по-висока атомна маса, като изключим заше­метяващата цена. Производството дори на няколко унции антиатоми би довело до банкрут всяка нация. Сегашното рав­нище на производство на антиматерия варира между една милиардна част и десет милиардни части от един грам на го­дина. Продукцията може да нарасне трикратно до 2020 го­дина. Икономиката на антиматерията е много слаба. През 2004 г. производството на няколко трилионни от един грам антиматерия е струвало на ЦЕРН 20 млн. долара. При това Равнище на производство произвеждането на един-единствен грам антиматерия ще струва 100 квадрилиона долара, а антиматерийният завод ще трябва да работи непрекъснато в продължение на 100 милиарда години! Това прави от анти материята най-скъпата субстанция в света.

„Ако можехме да съберем на едно място цялата антиматерия, която сме произвели в ЦЕРН досега и я анихидираме с материя - гласи едно твърдение на ЦЕРН, - ще разполагаме с достатъчно енергия, за да държим запалена една-едннспева електрическа крушка в продължение на няколко минути”.

Работата с антиматерия предизвиква непознати досега проблеми, тъй като всеки контакт между материята и ан тиматерията води до експлозия. Поставянето на антимате­рия в обикновен контейнер би било равносилно на самоу­бийство. Когато антиматерията влезе в досег със стените, тя ще избухне. Така, че как да работи човек с антиматерия, ако тя е толкова избухлива? Единият от начините за това е антиматерията първоначално да бъде йонизирана в газ от йони, а след това да бъде държана в „магнитна бутилка” с оглед безопасност. Магнитното поле би попречило на анти­материята да влезе в досег със стените на камерата.

За да бъде изграден антиматериен двигател, постоянна струя от антиматерия трябва да бъде поддържана в реак­ционна камера, където ако бъде смесена с обикновена мате­рия, ще предизвика контролирана експлозия, подобна на експлозията, създавана при химическите ракети. Йоните, създадени от тази експлозия, след това ще бъдат изхвърле­ни от единия край на антиматерийната ракета, като по този начин ще я задвижват. Заради ефективността на антиматерийния двигател при преобразуването на материята в енер- гия, на теория това е един от най-перспективните проекти за двигатели на бъдещите междузвездни кораби. В сериала „Стар Трек“ антиматерията е източникът на енергията на „Ентърпрайз“. Неговите двигатели се енергизират от контролираното сблъскване на материя с антиматерия.

Николай Николов

ОТРИЦАТЕЛНА ЕНЕРГИЯ И ЕДИН ДВИГАТЕЛ....

Най-подходящият пример за разтягане на пространст­вото е двигателят на Алкубиер, който бил предложен през 1994 г. от физика МигелАлкубиер въз основа на Айнщайновата теория за гравитацията. Той прилича много на сис­темата за задвижване, която можем да видим в „Стар Трек“.  Пилотът на такъв междузвезден кораб ще седи във вътреш­ността на един мехур в който на пръв поглед всичко ще изглежда нормално, дори когато кос­мическият кораб преодолее светлинната бариера. На прак­тика пилотът ще смята, че се намира в състояние на покой. Обаче извън мехура ще протичат необикновени изк­ривявания на континуума пространство-време, докато пространството пред мехура ще бъде компресирано. Няма да има забавяне на времето, затова то ще протича по обичайния начин във вътрешността на мехура.

Алкубиер признава, че „Стар Трек“ може да е изиграл известна роля за откриването на това решение. Героите на „Стар Трек“ непрекъснато говорят за двигател - пред­ставата, че деформирате пространството - казва той. - Ние вече имахме теория за това как пространството може или не може да бъде изкривено и това е общата теория на относителността. Трябва да има някакъв начин да използваме тези концепции, за да разберем как би прора­ботил един такъв двигател.“ Може би това е първият път, когато филм е помогнал на учените, като е вдъхновил отк­риването на решение на едно от уравненията на Айнщайн.

Алкубиер изказва теоретично предположението, че едно пътуване в предлагания от него междузвезден кораб ще при­лича на пътешествие, извършено на „Хилядолетния сокол“ от „Междузвездни войни“.  „Струва ми се, че вероятно път­ниците ще видят нещо, което много прилича на това. Звездите пред кораба ще се превърнат в дълги линии, в ивици. Зад себе си няма да виждат нищо освен мрак, защото светлината, излъчвана от звездите, не би могла да се движи достатъчно бързо, за да ги догони“, казва той.

Ключът към двигателя на Алкубиер е енергията, необхо­дима за задвижването на космическия кораб със скорости, по-големи от тази на светлината. Обикновено физиците започват с положително количество енергия, за да задвижат междузвезден кораб, който винаги се движи по-бавно от свет­лината. За да преодолее това ограничение така, че да бъде в състояние да се движи със скорост, по-голяма от тази на свет­лината, човек трябва да смени горивото. Едно просто изчис­ление показва, че ще ви трябва „отрицателна маса“ или „от­рицателна енергия“, които са може би най-екзотичните обекти във Вселената, ако изобщо съществуват./ писах ви за това/.  По традиция фи­зиците са отхвърляли съществуването на отрицателната енергия и отрицателната маса като научна фантастика. Но сега се убеждаваме, че те са задължителни за пътуването по- бързо от светлината и може би наистина съществуват.

Учените са търсели отрицателна материя в естествени условия, но досега не са постигнали успех.( Отскоро – да!). (Антиматерията и отрицателната енергия са две напълно различни неща. Първата от тях съществува и притежава положителна енер­гия, но с обърнат заряд. А все още не е доказано съществуването на отрицателната материя.) / Доказано е!/.  Отрицателната материя би представлявала твърде особен обект, тъй като би била по-лека от нищото. На практика тя би се реела безцелно из пространството. Ако отрицателната материя е съществувала в началото на Вселената, тя е щяла да се разпръсне из открития космос. За разлика от метеорите, които се сгромолясвят на планетите, тъй като са притеглени от планетарната гравитация, отрицателната енергия би избягвала планетите. Тя би била отблъсквана, а не привличана от големите тела като звездите и планетите. Вследствие на това въпреки, че отрицателната енергия може да съществува, очакваме да я открием само дълбоко в Космоса, със сигур­ност не и на Земята.

Едно предложение за откриването на отрицателна мате­рия в открития космос включва използването на явление­то, наречено „Лещи на Айнщайн“.  Когато светлината се дви­жи около една звезда или галактика, пътят и се прегъва от нейната гравитация според общата относителност. През 1912 г. (още преди Айнщайн да разработи напълно общата относителност) той предсказал, че една галактика би могла да бъде в състояние да действа като леща на телескоп. Свет­лината от далечен обект, движещ се около съседна галакти­ка би се съсредоточила в една точка, докато той преминава около Галактиката, подобно на леща, образувайки харак­терен пръстенов модел, когато светлината накрая достигне Земята. Тези природни явления сега се наричат „Пръстени на Айнщайн“.  През 1979 г. първата от тези лещи на Айн­щайн е била наблюдавана в открития космос. Оттогава на­сетне лещите на Айнщайн са станали крайно необходим ин­струмент за астрономите. (Например някога се смятало, че ще се окаже невъзможно да бъде локализирана „тъмната материя“ в открития космос. /Тъмната материя е мистери­озна субстанция, която е невидима, но има тегло. Тя обгръ­ща галактиките и може би количеството й е десет пъти по- голямо от това на обикновената видима материя във Вселе­ната./ Но учените от NASA са успели да картографират тъм­ната материя, тъй като тя пречупва светлината, докато свет­лината преминава през нея по същия начин, по който стък­лото пречупва светлината.) Следователно лещите на Айнщайн трябва да бъдат из­ползвани за търсенето на отрицателна материя и дупките - червеи в открития космос. Те трябва да пречупват светли­ната по специфичен начин, който трябва да се забелязва с Космическия телескоп „Хъбъл“. Досега лещите на Айн­щайн не са открили изображението на отрицателна мате­рия или дупки - червеи в открития космос, но търсенето продължава. Ако един ден Космическият телескоп „Хъбъл“ от­крие следи от отрицателна материя или дупка - червей чрез лещите на Айнщайн, това може да отприщи шокова вълна във физиката.

Отрицателната енергия се различава от отрицателната материя по това, че тя съществува наистина, но само в            нез­начителни количества. През 1933 г. Хендрик Казимир направил странно предсказание, като използвал законите на квантовата теория. Той твърдял, че две незаредени успо­редни метални пластини ще се привлекат взаимно, като това става сякаш по магия. Обикновено успоредните пласти­ни са неподвижни, тъй като на тях им липсва какъвто и да е заряд. Но вакуумът между двете успоредни пластини не е празен, а изпълнен с „виртуални частици“, които ту изникват от нищото, ту изчезват в него. За кратки периоди от време двойките от електрон и анти електрон изскачат от нищото само за да се анихилират и да изчезнат обратно във вакуума. По ирония на съдбата праз­ното пространство, което някога било смятано за лишено от каквото и да е, сега се оказва „пенещо се“ от квантова активност. Обикновено съвсем малките избухвания на материя и антиматерия като че ли нарушават закона за запазване на енергията. Но заради принципа на неопределеност­та тези съвсем малки нарушения са невероятно краткотрай­ни и от средностатистическа гледна точка енергията все още се запазва. Казимир установил, че облакът от виртуални частици ще създаде мрежово налягане във вакуума. Пространството между двете успоредни пластини е ограничено и вследствие на това налягането е ниско. Но налягането извън пластините е не­ограничено и по - голямо и вследствие на това съществува     мре­жово налягане, което привлича взаимно пластините.

Обикновено настъпва състояние на нулева енергия тогава, когато двете пластини се намират в покой и са раздалечени една от друга. Но докато пластините се приближават една към друга, можете да добиете енергия от тях. По този начин, тъй като кинетичната енергия е била извадена от пластините, енергията им е по-малка от нула. Тази отрицателна енергия наистина била измерена в лабораторни условия през 1948 г. и резултатите потвърдили предвиждането на Казимир. Така отрицателната енергия и ефектът на Казимир вече не са научна фантастика, а устано­вен факт. Проблемът обаче се състои в това, че ефектът на Казимир е твърде слаб. Необходимо е фино измервателно     обо­рудване, достигащо сегашното равнище на технологично     усложнение, за да бъде открита тази енергия в лабораторни условия. (И изобщо, енергията на Казимир е пропорционална на противоположната четвърта сила на разстоянието, раз­делящо пластините. Това означава, че колкото е по-малко разделящото ги пространство, толкова по-голяма е енергия­та).  Ефектът на Казимир е бил измерен точно през 1996 г. от Стивън Ламоро в Националната лаборатория в Лос Аламос, а силата на привличане достига 1/30 000 от теглото на една мравка.

Откакто Алкубиер предложи пръв своята теория, физиците са открили ред странни свойства. Хората, намиращи се в междузвездния кораб са откъснати каузално от външния свят. Това означава, че не можете просто да натиснете един бутон по свое желание и да започнете да се движите по-бързо от светлината. Не можете да поддържате връзка през меху­ра. Трябва да има „магистрала“ през пространството и времето, която да съществува отпреди това, подобно на поредица от влакове, които се движат редовно по разписание. В този смисъл междузвездният кораб няма да бъде обикновен     кораб, който може да сменя посоките и скоростите по желание на пилота. В действителност междузвездният кораб ще прилича на пътнически вагон, който се носи върху „вълна“ от компресирано пространство, която съществува отпреди това, за да се придвижва по съществуващ отпреди това коридор от деформирано континуум пространство-време. Алку­биер изказва теоретично следното предположение: „Ще ни бъде необходима серия от генератори на екзотична материя покрай пътя, подобна на магистрала, която манипулира пространството заради вас по синхронизиран начин.“

Следва продължение, за да не ви досаждам…….

НИКОЛАЙ НИКОЛОВ

ОТРИЦАТЕЛНА ЕНЕРГИЯ И ЕДИН ДВИГАТЕЛ.... - втора част

Предната статия е ТУК!                                                                 Наистина могат да бъдат открити още по-странни типо­ве решения на уравненията на Айнщайн. Според тях, ако ви се предостави определено количество маса или енергия, можете да изчислите деформирането на континуума прост­ранство-време, което ще предизвика масата или енергията (по същия начин по който, ако хвърлите камък в езеро можете да изчислите вълните, които той ще създаде). Но можете и да обърнете уравненията отзад-напред. Започне­те с един странен континуум пространство-време от типа, срещан в някои епизоди на „Зоната на здрача“. (В тези все­лени например можете да отворите една врата и да се озове­те на Луната. Можете да тичате около едно дърво и да се върнете назад във времето, като вашето сърце ще се нами­ра от дясната страна на тялото ви.) След това изчислявате разпределението на материята и енергията, свързани с то­зи специфичен континуум пространство-време. (Това озна­чава, че ако ви дадат странна сбирка от вълни на повърх­ността на едно езеро, можете да извършите работа с обратно действие и да изчислите разпределението на камъните, които са били необходими за създаването на тези вълни). На практика това е бил начинът, по който Алкубиер е извел своите уравнения. Той започнал с континуума пространство-време, който бил съвместим с движение, по-бързо от свет­лината, а след това извършил работа с обратно действие и пресметнал енергията, необходима за неговото създаване.                                    

Николай Николов