¿Causaría lluvia radiactiva una explosión de materia-antimateria?

Sé que la aniquilación de materia y antimateria libera una gran cantidad de rayos gamma que se consideran radiación ionizante si no me equivoco. Pero, ¿y si la explosión ocurriera en la superficie de la tierra? ¿El material tomado en la bola de fuego causaría lluvia radiactiva después?

Mi pregunta en otra forma, ¿qué causa la lluvia radiactiva? y ¿la radiación ionizante es capaz de irradiar materiales durante mucho tiempo?

En realidad veo ahora la relación entre estas preguntas y la mía. No incluyen la parte de radiación que necesito saber en esta pregunta.

Respuestas (2)

En una bomba de fisión, la lluvia radiactiva consiste en fragmentos de descomposición por fisión, que son núcleos que pueden tener una vida media lo suficientemente larga como para ser transportados por los vientos. Las bombas de fusión son básicamente la misma idea, porque usan disparadores de fisión.

y ¿la radiación ionizante es capaz de irradiar materiales durante mucho tiempo?

En teoría, sí, por ejemplo, la exposición a los neutrones en los reactores se puede utilizar para producir isótopos radiactivos de forma intencionada. En la práctica, aunque las bombas nucleares deben producir este tipo de transmutación artificial de la materia circundante (por ejemplo, emiten neutrones), creo que este tipo de proceso no es suficiente para contribuir notablemente a la lluvia radiactiva.

La aniquilación de materia y antimateria a partir de una hipotética explosión macroscópica produciría las mismas partículas que la aniquilación de protones y antiprotones en cantidades microscópicas en experimentos con aceleradores. Obtiene gammas de alta energía (~100 MeV), gammas de energía media (por ejemplo, 511 keV), piones, muones y neutrinos. Los neutrinos vuelan inofensivos e indetectables hacia el espacio exterior. La materia es casi transparente a los rayos gamma de alta energía; los emitidos hacia abajo son absorbidos en algún lugar subterráneo. Los rayos gamma de energía media se absorben en la materia cercana. Los piones y muones son inestables y se descomponen rápidamente en partículas estables como los electrones. No se produce nada duradero.

Entonces, dado que no hay fragmentos de descomposición por fisión en el proceso de aniquilación, ¿entonces no habrá lluvia radiactiva? De otra manera, digamos que explotó una hipotética bomba de antimateria y hubo un edificio que sobrevivió a la explosión y al calor pero que estuvo sujeto a una gran cantidad de radiación gamma, entonces, ¿es seguro estar cerca de este edificio después de una semana de la explosión?
@AbanobEbrahim: Sí.
@BenCrowell ¿Las reacciones fotonucleares no causarían radiación inducida? Los elementos pesados ​​(tungsteno y superiores) emitirían mucha basura a 100 MeV y provocarían una lluvia radiactiva.
@BarsMonster: Podría estar equivocado, mi intuición se basa en la experiencia con gammas de 1 MeV, no de 100 MeV, pero creo que la sección transversal para procesos como gammas que eliminan directamente los protones sería de órdenes de magnitud más bajos que la transversal. sección para las interacciones dominantes con la materia, como la producción de pares e+e-.
Los rayos gamma de alta energía pueden crear radioisótopos de varias maneras, pero como sugiere Ben, estos eventos son una fracción muy pequeña de las interacciones. Tal vez podría medir el efecto, pero no debería preocuparse por los efectos en la salud relacionados con la dosis.

La aniquilación de protones antiprotones es una interacción fuerte. Durará del orden de 10^-23 segundos . Eso crearía una explosión de energía, pero esos procesos atmosféricos toman el orden de los milisegundos. Incluso si toman el orden de los microsegundos, todas las desintegraciones habrán ocurrido antes de que cualquier material ingrese a la explosión.

De todos modos, cuánta energía habrá en la explosión y cuánta se irradiará al espacio en la esfera 2pi que apunta al espacio antes de dejar gran parte de la energía en la atmósfera es una cuestión de modelado detallado. Es muy posible que la energía se disipe como 1/r^2 en el suelo sin lograr calentar la atmósfera lo suficiente como para crear una explosión. Entonces podría ser solo una ola esterilizadora, matando cosas vivas en su camino directo; la nota 1/r^2 es fuertemente disipativa a 1000 metros de distancia, el efecto se reduce en 10^6. Esto se aplica también a cualquier radiactividad de las interacciones del producto de desintegración con el suelo.

Todo esto es una cuestión de modelado detallado, pero nadie lo hará por usted, ya que de todos modos es imposible crear tal situación. Deberías elegir un proyecto más realista.

¿Por qué necesitamos material para entrar en la explosión? ¿Y estás tratando de decir que la aniquilación de la materia y la antimateria NO se parecerá ni tendrá efectos similares a las armas nucleares? Bueno, eres la primera persona en decirlo. Pero también tenga en cuenta que la reacción en cadena nuclear también es muy rápida y aún así produce una gran explosión.
Además, ¿qué sucede en la fisión o fusión nuclear que es tan diferente? Quiero decir, ¿en qué forma se libera la energía? También hay una partición de la masa perdida, que es la fuente de energía al igual que la antimateria. Una última cosa, si la aniquilación libera rayos gamma, si no me equivoco, los rayos gamma que viajan en el aire lo calientan y crean así la bola de fuego. Sin embargo, podría estar equivocado, así que dime lo que piensas.
@AbanobEbrahim He declarado en otras respuestas que la diferencia entre la fusión por fisión y la aniquilación, tal como la visualizas, radica en la energía de los productos. Para obtener una ráfaga de explosión, debe calentar el aire lo suficientemente rápido como para transferir energía a los átomos individuales que luego calientan muy rápido el gas, el calor produce cambios atmosféricos rápidos y ocurre la explosión. Los productos de la aniquilación tienen energías individuales de los piones y gammas cientos de veces más altas que las de las bombas atómicas o de hidrógeno.
Esto significa que en el aire verán mayoritariamente espacio vacío, ya que cuanto mayor sea la energía menor será la longitud de onda, y es bastante probable que atraviesen el suelo o el espacio exterior sin interactuar mucho. No tendrán la oportunidad de transferir energía a las moléculas de aire para calentarlas.
Estoy diciendo que los modelos utilizados para estimar los efectos de una bomba H no son lo suficientemente buenos para una bomba de aniquilación hipotética. Habría que tener en cuenta todo lo anterior en el modelo para simular lo que ocurrirá bajo unas condiciones de contorno dadas, pero ciertamente los estudios para explosiones de fisión y fusión no son adecuados.
"Los productos de la aniquilación tienen energías individuales de los piones y gammas cientos de veces más altas que las de las bombas atómicas o de hidrógeno". Me refiero a los fragmentos de fisión. Están como máximo en energías de MeV, mientras que para los fragmentos de aniquilación es de alrededor de 300+Mev.
¿Pero estos rayos gamma muy energéticos de aniquilación de antimateria no calentarán el aire mientras viaja? Quiero decir que no tenemos que detener por completo estos rayos gamma para obtener algo de su energía, ¿verdad? Lo cual, si es correcto, por supuesto, significaría una bola de fuego aún más grande.
anna v, mira esto: physics.stackexchange.com/questions/35085/antimatter-bomb?rq=1 Creo que lo que acabas de decir ahora contradice tu respuesta hace un año...
No hay contradicción. La energía será explosiva, durará menos de 10^-20 segundos. Si es como una bomba golpeando el suelo, entonces las vías rápidas calentarán el suelo. Es por una explosión en el aire que estoy diciendo que la energía transportada por los piones pasará sin mucha probabilidad de golpear un núcleo objetivo y disipar energía en el aire para calentarlo y crear una explosión para destruir edificios. Será como una ola de muerte. En cualquier caso, sigo diciendo que es necesario un modelo matemático detallado para obtener una conclusión sólida.
Los rayos gamma muy energéticos, si golpean un núcleo de aire, se crearán pares o se dispersarán y se dispersarán, no se concentrarán en el pequeño volumen de la aniquilación debido a la velocidad de la luz. Luego se establece la disipación debido a 1 / r ^ 2.
Entonces, ¿puede algo como una caja de bombas resolver algunos de estos problemas? Como algo para absorber la mayor cantidad posible de rayos gamma y los productos de los piones descompuestos.
¿Causaría lluvia radiactiva una explosión de materia-antimateria?
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