A tecnologia de reatores matéria-antimatéria poderia funcionar?

A nave estelar Enterprise, familiar aos fãs da série "Star Trek", é suposto usar uma tecnologia incrível chamada unidade de dobra, uma sofisticada fonte de energia que possui antimatéria no coração. A Antimatéria supostamente produz toda a energia que a tripulação do navio precisa para se deformar pela galáxia e ter aventuras. Naturalmente, essa usina é a trabalho de ficção científica.

No entanto, parece tão útil que as pessoas frequentemente se perguntam se um conceito envolvendo antimatéria poderia ser usado para alimentar espaçonaves interestelares. Acontece que a ciência é bastante sólida, mas alguns obstáculos definitivamente impedem a transformação dessa fonte de energia dos sonhos em uma realidade utilizável.

A fonte do poder da empresa é uma reação simples prevista pela física. A matéria é o "material" de estrelas, planetas e nós. É composto de elétrons, prótons e nêutrons.

A antimatéria é o oposto da matéria, uma espécie de matéria "espelho". É composto de partículas que são, individualmente, antipartículas dos vários blocos de construção de

A natureza cria antipartículas, mas não em grandes quantidades. As antipartículas são criadas em processos que ocorrem naturalmente, bem como por meios experimentais, como em grandes aceleradores de partículas em colisões de alta energia. Trabalhos recentes descobriram que a antimatéria é criada naturalmente acima das nuvens de tempestade, o primeiro meio pelo qual é produzida naturalmente na Terra e em sua atmosfera.

Caso contrário, são necessárias enormes quantidades de calor e energia para criar antimatéria, como durante supernovas ou dentro estrelas da sequência principal, como o sol. Não estamos nem perto de poder emular esses tipos massivos de plantas de fusão.

Em teoria, a matéria e seu equivalente em antimatéria são reunidos e imediatamente, como o nome sugere, se aniquilam, liberando energia. Como essa usina seria estruturada?

Primeiro, teria que ser construído com muito cuidado devido às enormes quantidades de energia envolvidas. A antimatéria seria contida separada da matéria normal pelos campos magnéticos, para que não ocorram reações não intencionais. A energia seria então extraída da mesma maneira que os reatores nucleares capturam o calor e a energia luminosa das reações de fissão.

Os reatores matéria-antimatéria seriam ordens de magnitude mais eficientes na produção de energia do que a fusão, o próximo melhor mecanismo de reação. No entanto, ainda não é possível capturar completamente a energia liberada de um evento matéria-antimatéria. Uma quantidade significativa da produção é levada pelos neutrinos, partículas quase sem massa que interagem fracamente com a matéria que eles são quase impossíveis de capturar, pelo menos com a finalidade de extrair energia.

As preocupações com a captura de energia não são tão importantes quanto a tarefa de obter antimatéria suficiente para fazer o trabalho. Primeiro, precisamos ter antimatéria suficiente. Essa é a grande dificuldade: obter uma quantidade significativa de antimatéria para sustentar um reator. Enquanto os cientistas criaram pequenas quantidades de antimatéria, variando de pósitrons, antiprótons, anti-hidrogênio átomos, e mesmo alguns átomos anti-hélio, eles não foram em quantidades significativas o suficiente para alimentar grande parte dos qualquer coisa.

Se os engenheiros reunissem toda a antimatéria que já foi criada artificialmente, quando combinadas com matéria normal, dificilmente seria suficiente acender uma lâmpada comum por mais de alguns minutos.

Além disso, o custo seria incrivelmente alto. Os aceleradores de partículas são caros, mesmo para produzir uma pequena quantidade de antimatéria em suas colisões. No melhor cenário, custaria US $ 25 bilhões para produzir um grama de pósitrons. Pesquisadores do CERN apontam que seriam necessários US $ 100 quadrilhões e 100 bilhões de anos para acionar seu acelerador para produzir um único grama de antimatéria.

Claramente, pelo menos com a tecnologia atualmente disponível, a fabricação regular de antimatéria não parece promissora, o que deixa as naves fora de alcance por um tempo. No entanto, a NASA está procurando maneiras de capturar antimatéria criada naturalmente, o que poderia ser uma maneira promissora de alimentar naves espaciais enquanto elas viajam pela galáxia.

Onde os cientistas procurariam antimatéria suficiente para fazer o truque? o Van Allenradiação cintos - regiões em forma de rosca de partículas carregadas que circundam a Terra - contêm quantidades significativas de antipartículas. Elas são criadas à medida que partículas carregadas de energia muito alta do sol interagem com o campo magnético da Terra. Portanto, pode ser possível capturar essa antimatéria e preservá-la em "garrafas" de campo magnético até que um navio possa usá-la para propulsão.

Além disso, com a recente descoberta da criação de antimatéria acima das nuvens de tempestade, seria possível capturar algumas dessas partículas para nossos usos. No entanto, como as reações ocorrem em nossa atmosfera, a antimatéria inevitavelmente interagirá com a matéria normal e se aniquilará, provavelmente antes de termos a chance de capturá-la.

Portanto, embora ainda seja bastante caro e as técnicas de captura permaneçam em estudo, pode ser possível algum dia desenvolver uma tecnologia que possa coletar antimatéria do espaço ao nosso redor a um custo menor que a criação artificial em Terra.

À medida que a tecnologia avança e começamos a entender melhor como a antimatéria é criada, os cientistas podem começar a desenvolver maneiras de capturar as partículas ilusórias que são criadas naturalmente. Portanto, não é impossível que um dia possamos ter fontes de energia como as descritas na ficção científica.

-Editado e atualizado por Carolyn Collins Petersen