Contras del armamento de antimateria

En la historia que estoy creando, un tipo de arma principal de la humanidad será el armamento basado en antimateria. Esta es una tecnología bastante nueva, ya que las instalaciones de producción de antimateria acaban de alcanzar el tamaño y la capacidad para producir de manera realista el material en las cantidades necesarias para su uso. Sé que, en términos de densidad de energía, la antimateria es significativamente mejor que cualquier cosa que la humanidad haya producido hasta este momento y, como tal, sería significativamente más poderosa que el armamento termonuclear. En la actualidad, aunque la Fuerza Aérea de los EE. UU. la ha estudiado para su uso en armamento, la antimateria no se usa debido a los costos de producción extremos y las bajas cantidades de producción. Además de los costos de producción, ¿cuáles son las principales desventajas de usar antimateria?

¿Cómo estás conteniendo la antimateria?
¿Está proponiendo armas de antimateria más pequeñas que los destructores de planetas? Una bomba nuclear se trata de lo pequeña que sería la arma de antimateria más pequeña (supongo) y la utilidad de armas como esa es limitada a menos que te enfrentes a algunos escenarios de combate realmente exóticos (súper acorazados, etc.). Necesitaría entender más sobre cómo era tu visión del armamento.
Un arma de antimateria puede ser tan pequeña como quieras. Que sea, todo depende de la cantidad de antimateria que uses. Unos cuantos átomos, unos cuantos miles, unos cuantos millones o lo que sea.
La antimateria está tan sobrevalorada en la ciencia ficción. se crea todo el tiempo aquí en la tierra. En tormentas. Y la tierra todavía está aquí, no se ha volado a la nada. ciencia.nasa.gov/ciencia-noticias/ciencia-en-nasa/2011/…
el hecho de que un disparo perdido que alcance una de tus armas puede acabar con una gran parte de tu ejército.
@JustinThymetheSecond, en cantidades muy pequeñas, sí. Hay una diferencia significativa entre unos pocos átomos y unos pocos gramos de antimateria. Una fracción de gramo de antimateria equivale a una pequeña arma nuclear táctica, o a unos 100.000 rayos.
Una forma de evitar la cuestión del almacenamiento a largo plazo es acelerar su antimateria lo más cerca posible de C. Luego puede usar la dilatación del tiempo para extender arbitrariamente cuánto tiempo puede almacenar la antimateria. Por supuesto, si puedes hacer esto, no hay razón para usar antimateria si solo quieres la energía que contiene. Por ejemplo, esta es la fuente de la "paradoja de los muones" en la que los muones generados por los rayos cósmicos tienen una vida media demasiado corta para ser detectados en la superficie, pero se deben a efectos relativistas.

Respuestas (6)

Es tan difícil mantener la materia fuera y la antimateria dentro.

La antimateria hace que la dinamita húmeda parezca pan maravilloso. Pan Maravilla rancio. Si miras mal la antimateria, explotará.

  1. Para contener antimateria, debes mantener meticulosamente alejada cualquier partícula de materia. Esto significa que la antimateria debe estar bajo un vacío total. No estoy seguro de cómo se podría generar un vacío tan completamente vacío de moléculas de gas. Incluso una sola molécula de gas que toque la antimateria produciría una explosión que arruinaría su aparato de vacío y se produciría una explosión (mucho) mayor.

  2. Las aspiradoras funcionan con bombas que expulsan cualquier gas. En teoría, la antimateria puede ser cualquier elemento, pero hasta ahora la antimateria producida ha sido antihidrógeno y antihelio. Si su antimateria se sublima un poco en el vacío, habrá moléculas flotantes de antimateria en su vacío. Cuando la bomba de vacío bombea una molécula de antimateria, tocará las entrañas de la bomba. Esto producirá una explosión que arruinará su aparato de vacío, etc, etc.

  3. Incluso si tiene un vacío perfecto a nivel de Dios y antimateria totalmente insublimable, los rayos cósmicos atraviesan todo, todo el tiempo. A veces continúan con el asunto aquí en la tierra. De vez en cuando golpean una molécula en la materia que encuentran. Los rayos cósmicos están hechos de materia. Si uno toca la antimateria, provocará una explosión que destruirá su aparato de contención, etc.

Para contener antimateria, necesitarías algún tipo de supervacío, tal vez algo que cargara eléctricamente cualquier molécula cercana y luego las repelera con carga. Esto funcionaría mucho mejor en el espacio profundo donde, para empezar, hay menos moléculas de gas. Eso también funcionaría para los rayos cósmicos cargados. Tendrías que mantener la antimateria en su lugar usando levitación magnética o el mismo tipo de truco de carga que usas para excluir el gas, dirigido hacia adentro.

Todo eso hace que los explosivos convencionales parezcan tan convenientes y amigables.

La mayoría de los sistemas de contención que he visto en la ciencia ficción son de naturaleza magnética, pero incluso si contienen antihierro magnéticamente, todavía tienes que hacer un vacío perfecto y mantener cualquier otra cosa fuera. Lo cual es... absurdamente difícil.
Cierta ficción ha postulado que la antimateria se puede contener de forma relativamente segura dentro de las moléculas de fullereno. No tengo claro cómo se supone que funciona esto, pero básicamente tienes un pequeño átomo de antimateria suspendido dentro de una molécula de fullereno mucho más grande, lo que evita que cualquier otra materia normal llegue a él; no requiere vacío ni botella magnética. (Simplemente no permita que el fullereno se descomponga prematuramente, o tendrá un mal día. Pero puede almacenarlo tan fácilmente como la pólvora).
No creo que el vacío tenga que ser tan perfecto como estás insinuando. Si usamos una cámara de alto vacío estándar factible con la tecnología actual (suposiciones: 0,1 mPa, 300 K, el gas es principalmente O2, 1 m^3), y cada molécula de gas extraviada choca con la antimateria capturada, liberando toda su energía de masa, el número que obtengo es ~100 MJ, la energía de quemar un galón de gasolina. Eso no es tanta energía (bueno, en comparación con su masa promedio por c ^ 2). Ni siquiera provocará una explosión como encender un galón de gasolina, ya que será en forma de rayos gamma que atravesarán las paredes de la cámara.
En cuanto a los materiales de sublimación, muchos materiales comunes como el Fe tienen tasas de evaporación al vacío insignificantes: estamos hablando de unos pocos átomos por m ^ 3. Los rayos cósmicos tampoco son un problema, ya que realmente no hay muchos de ellos, en términos de masa por segundo. Incluso si todas las partículas que pasan a través de su cámara de vacío se aniquilaran con la antimateria, no sería capaz de detectar la radiación resultante. Creo que el problema es que estás sobreestimando la energía de una única explosión de antimateria a escala atómica. Como la mayoría de las cosas a escala atómica, sigue siendo increíblemente pequeño.
@GiladM: la energía se emite como una esfera de la reacción. ¿Qué sucede con las moléculas de antimateria inmediatamente adyacentes a la reacción? Creo que se pueden volatilizar. Pero es bueno recordar el hecho de que gran parte de esta energía es radiación dura que saldrá de la vecindad.
@GiladM: creo que tus matemáticas son buenas. El dispositivo de contención sería radiactivo, pero las envolturas de plomo pueden ayudar con eso. Si publica una respuesta que muestre matemáticas, tendrá mi voto a favor. Si lo presenta al estilo de pizarra (¿mathjax?) con matemáticas lo suficientemente fáciles como para que las siga un estadounidense con educación secundaria, también obtendrá una recompensa.
@Willk La energía no se irradiará como una esfera. La energía se irradiará como radiación electromagnética. Los fotones se producirán y propagarán de manera que se obedezcan todas las leyes de conservación. Los fotones de muy alta energía tienden a penetrar muy profundamente y, por lo tanto, escaparían del área de contención. El peligro es que pueden producir pares si se dispersan de una partícula de una manera energéticamente favorable.
@Willk Buena respuesta por cierto, realmente destaca la dificultad de la contención de antimateria
@Willk Acabo de publicar una respuesta a continuación
@GiladM Creo que la presión base de su cámara de vacío puede ser mejor que las estimaciones que está utilizando. Las cámaras de Epitaxty de haz molecular pueden tener presiones base de 5 x 10-11 torr y, con un esfuerzo considerable, de 10-12 torr. Por lo general, puede estar limitado por su tecnología de bombeo si hace cosas como calentar las paredes. A medida que las moléculas restantes interactúen con la antimateria, mejorará el vacío. Tener en cuenta la presión de vapor de la antimateria es otra cuestión interesante.
@UVphoton Buen punto. Los números que usé deben tomarse como un límite muy débil: no solo podemos hacer mejores cámaras de vacío hoy en día, sino que para cuando estemos atrapando gramos enteros de antimateria, supongo que habremos mejorado aún más. (Además, Willk, ¡guau, gracias! No esperaba tanta recompensa, pero luego vi tu propia reputación y supongo que puedes permitírtelo :P)

Cuando se trata de antimateria, hay 3 C de desafíos que superar: costo, creación y contención. El OP establece que la creación de grandes cantidades de antimateria ahora es factible y, supongo, rentable, por lo que trataremos el primer y el segundo desafío como resueltos. Eso deja la contención.

Contener antimateria es muy difícil, pero yo diría que no imposible.

Imagina un pequeño bloque sólido de antimateria, digamos antihierro. Incluso 1 kg del material tendría un rendimiento comparable al del Tsar Bomba, el arma nuclear más poderosa jamás detonada. 1 . La mejor manera de mantenerlo contenido es hacerlo levitar magnéticamente (preferiblemente sobre un superconductor de alta temperatura ) en un vacío perfecto.

Primero abordemos los problemas planteados por Willk en su respuesta anterior.

  1. Calidad del vacío: ninguna cámara de vacío es perfecta, pero incluso con la tecnología actual, podemos hacerlo lo suficientemente bien.

Actualmente podemos construir cámaras de vacío masivas capaces de mantener 130 m Pa de presión . Asumiré que la pequeña cantidad de gas que queda en la cámara es solo aire a temperatura ambiente (para simplificar mis cálculos, usaré 300 K y asumiré nitrógeno puro, con una masa de 28 AMU por partícula). Lo importante es el orden de magnitud. Si las energías que obtenemos de esto están más cerca de una fogata que de una bomba nuclear, probablemente sea manejable.

¿Cuánta energía irradia la cámara de las moléculas de gas traza que chocan con la antimateria? Reordenando la ley de los gases ideales, obtenemos

norte V = PAG k B T
⟹ D = PAG k B T × METRO = ( 130 × 10 − 6 PAG a ) k B ( 300 k ) × ( 28 A METRO tu )

La energía total por metro cúbico de la cámara, asumiendo que todo el gas se convierte en energía, es la densidad D veces C 2 : ∼ 131 METRO j / metro 3 . WolframAlpha dice que es tanta energía como quemar un galón de gasolina. Es cierto que a la mayoría de las cámaras de vacío construidas hoy en día no les gustaría que les prendieran fuego, pero este es el futuro del que estamos hablando, y están construyendo esta cámara específicamente para contener antimateria. Esto es más una fogata que una bomba nuclear, así que es solo un problema de ingeniería.

  1. Evaporación al vacío: la antimateria (así como las paredes internas de la cámara) hervirán ligeramente en el vacío, liberando también energía a través de la aniquilación de materia y antimateria. ¿Es esto un problema?

Nuevamente, las cantidades de masa con las que estamos tratando son demasiado pequeñas para importar. Aquí hay una gráfica de las presiones causadas por varios metales que hierven en el vacío:

Como puede ver, el hierro (Fe) experimenta tan poca evaporación al vacío a 300 K que su presión está literalmente fuera del gráfico (incluso después de convertir de mmHg a m Pensilvania). Siempre que no construya las paredes de la cámara con algo con una presión más alta como el magnesio (Mg), probablemente no tenga que preocuparse por esto.

  1. Rayos cósmicos: los protones aleatorios que vuelan a través del universo a veces golpean el núcleo de antimateria. ¿Es esto un problema?

No. Una vez más, es una cuestión de escala. Según Wikipedia , el flujo total es solo de 10 4 partículas por segundo por metro cuadrado (asumiendo que las partículas con menos de 1 GeV de energía ni siquiera atravesarán la atmósfera). Eso es mucho más bajo que la presión ambiental de la cámara de vacío, por lo que es insignificante.

Entonces, ¿de qué tenemos que preocuparnos?

  1. Pérdida de poder: si desea utilizar estas bombas como armas nucleares, debe estar preparado para almacenarlas durante años, preparadas y listas. Mantener un vacío funcionando continuamente requiere energía continua, a diferencia de las armas nucleares que simplemente pueden quedarse ahí. Y necesita construir salvaguardias amplias para que, si se va la luz, no explote su propio país.
  2. Radiación: Como dije antes, debido a las reacciones con el gas residual en la cámara, tu bomba de antimateria estará emitiendo tanta energía como una fogata, más o menos. Esto no necesariamente dañará el dispositivo, pero desafortunadamente dañará mucho a cualquiera que no esté detrás de un escudo de plomo, ya que está en forma de electrones, positrones y rayos gamma de alta energía que atravesarán muy fácilmente las paredes de la cámara.
  3. Transporte: Esto me pone nervioso solo de pensarlo. Necesitas una ingeniería muy inteligente para evitar que esta cosa explote si la mueves de forma incorrecta. Si esto se carga en un avión o un misil, debe tener en cuenta los cambios en la aceleración y programar sus imanes para compensar, o seguramente chocará contra algo en pleno vuelo.
  4. Linternas: no estoy bromeando. La luz ordinaria brillante sobre la antimateria hará que expulse positrones debido al efecto fotoeléctrico . Calculé en algún momento hace mucho tiempo que incluso si la antimateria estuviera perfectamente contenida pero la iluminaras con una linterna, la radiación gamma resultante podría matarte en segundos. Su cámara de vacío probablemente no esté hecha de vidrio ni nada, por lo que probablemente no sea un problema. Simplemente me parece divertido que la antimateria sea tan volátil que literalmente puedes morir si la miras de la manera incorrecta.

Ninguna de estas cosas es descalificante; un arma de antimateria es factible con suficiente esfuerzo, financiación e ingenio.

Pero, sinceramente, ¿algo de eso vale la pena? Yo diría que esa es la razón principal por la que las armas de antimateria no son prácticas: no necesitamos armas más potentes. Nunca dos potencias nucleares han ido a la guerra, porque las bombas nucleares son lo suficientemente aterradoras.

1 : Supongo que toda la masa eventualmente se convertirá en energía a través del buen viejo mi = metro C 2 . Esta no es una suposición segura para las armas nucleares, ya que la explosión lanza la mayor parte del material fisible antes de que pueda liberar su energía de masa. Pero, al menos en la Tierra, la antimateria no tiene este problema. Una vez que la antimateria salga, seguirá interactuando con la materia circundante hasta que desaparezca.

Sin embargo, como señala el usuario 110866, a dónde irá exactamente esa energía es muy complicado ya que no hay una reacción en cadena sostenida, por lo que no puedo decir con certeza cuánto de eso se convertirá en calor o en una onda de choque en lugar de irradiar fuertemente el entorno. área.

Esto es bueno; gracias. Todavía no puedo poner una recompensa, pero pronto. ¿Podría mostrar cómo calculó la masa del gas que queda en el vacío?
La M en esa última ecuación es solo masa por partícula. N/V es la densidad de partículas, por lo que multiplicar por M en ambos lados da la densidad de masa. Luego, multiplicar por c ^ 2 da densidad de energía. Si te refieres a cómo obtuve 28 uma por partícula, esa es solo la masa de una molécula N_2.
@GiladM Si bien la densidad de energía promedio dada es correcta, asegura las interacciones que tienen lugar en ese escenario. Una sola aniquilación de N-Nbar producirá partículas increíblemente energéticas que sin duda producirán pares (resonancia múltiple). Por ejemplo, consulte [ arxiv.org/pdf/hep-ex/9708025.pdf ] para conocer la cantidad de partículas que una interacción P-Pbar puede producir solo limitada por la sección transversal de dispersión. El umbral para la ruptura de la simetría quiral está en este nivel [ arxiv.org/abs/0811.1338 ]: ~ escala de masa-energía del rho-mesón...
@GiladM ... por lo tanto, ciertamente se esperaría un efecto de cascada dentro de cualquier forma de materia condensada. A saber, creo que necesitarías un vacío completo.
@GiladM Me doy cuenta de que no estoy siendo claro con mis matemáticas, así que elaboraré: 1 N-28 interactuará con un FE-56, solo en la interacción de aniquilación: 2 conjuntos de 28 pares de aniquilación producirán partículas con energías totales de cada interacción en el rango de 938 MeV, además los pares ep también se aniquilarán en 2 conjuntos de 0,511 MeV. Esto no incluye la energía adicional, aunque mucho más pequeña, liberada por la ruptura de la estructura cristalina. Cada interacción producirá de 2 a 4 partículas con energías fraccionarias apropiadas que interactuarán con los átomos circundantes, por lo tanto, una reacción en cadena.
@ user110866 Estoy de acuerdo en que los productos de aniquilación continuarán reaccionando con la antimateria circundante, pero la pregunta es si eso puede sostener una reacción en cadena. Los productos de una interacción P-Pbar son en su mayoría mesones, que interactúan con los antiprotones mucho más débilmente que un protón. No puedo encontrar ninguna fuente sobre los productos de una colisión protón-mesón, pero obviamente no puede producir más materia de la que comenzamos, así que sospecho que el efecto de cualquier colisión P-Pbar es limitado. Dicho esto, multiplicará la cantidad de partículas en la cámara por una constante potencialmente grande.
@GiladM Los mesones de nivel superior se descomponen rápidamente en el pión (muchas teorías los discuten como estados excitados del pión) y el pión es el portador de la fuerza fuerte residual. El problema de la reacción en cadena nuclear surge de los números de cizallamiento de protones+electrones (neutrones) libres y neutrones libres que se producirán tras la división de un átomo de Fe aniquilado. A partir de algunos cálculos [1] con solo las interacciones PPbar consideradas, ocurrirá una reacción de Fusión con concentraciones tan bajas como 10^11 antiprotones incidentes sobre un hidrógeno cargado con gas...
@GiladM Estos cálculos suponen un sistema de propulsión de cohetes en el que cada ciclo solo consume ~ 10 ^ 8 protones y se produce el reciclaje [2,3]. Los cálculos que se muestran arriba tienen la densidad numérica de los átomos de N del orden de ~10^{17}/m^{3} con interacciones muy próximas debido a la cercanía de los átomos que se encuentran en las estructuras cristalinas del hierro (a diferencia de las bajas densidades en un gas). Dado que la masa crítica es inversamente proporcional a la densidad, sería razonable esperar una diferencia de al menos tres órdenes de magnitud en la antimateria para explicar solo la densidad.
[1] apps.dtic.mil/dtic/tr/fulltext/u2/a446638.pdf [2] Hybrid Antimatter-Fusion/Fission Propulsion for Interstellar Exploration, Aaron Palke, [3] large.stanford.edu/courses/2018/ ph241/altman1 , Aarón Altman.
@GiladM La razón por la que la densidad de energía, dada en la forma actual, no es útil es porque implica que la energía se distribuye por igual en todo el espacio dado. En estos casos, normalmente hablamos de densidades de energía y presiones por partícula. El hierro es una elección particularmente sabia debido a su alta energía de unión y, por lo tanto, no se desestabiliza fácilmente. Sin embargo, cada átomo de hierro dividido produciría al menos 14 neutrones y protones de alta energía (probablemente más) que pueden combinarse en átomos de baja A.
@GiladM Debido a la alta capacidad del hierro para aceptar nuevas partículas, las propiedades térmicas y químicas que producen una reacción en cadena exotérmica o un cambio de estado en la muestra de hierro serían más preocupantes que una explosión nuclear en la muestra de antimateria.
@ user110866 Bastante justo. Aprecio la investigación detallada en su respuesta. No niego que las moléculas de gas que golpean el antihierro causarán una tonelada de radiación y agregarán muchas partículas adicionales al gas, pero lo importante es evitar una reacción en cadena de crecimiento exponencial. Siempre que la cantidad de antinúcleos involucrados en la reacción aumente solo linealmente con el tiempo, deberíamos poder evitar problemas simplemente teniendo un mejor vacío inicial. Solo si tenemos procesos en cadena fuera de control necesitaremos una cámara de vacío perfecta fundamentalmente imposible.
@ user110866 Además, nota al margen, pero dado que estas interacciones tienen un impulso de aproximadamente 0, esperaríamos que solo la mitad de los subproductos golpeen la superficie anti-hierro mientras que la otra mitad vuela en la otra dirección con impulso opuesto. Siempre que nuestra cámara de vacío sea lo suficientemente grande como para que estas partículas se descompongan antes de que golpeen las paredes de la cámara, eso al menos reduce a la mitad nuestras interacciones esperadas.
@GiladM Primer comentario: Estoy totalmente de acuerdo; para agregar a esto, creo que la densidad numérica será la cantidad más importante para restringir. Desafortunadamente, estas interacciones son muy complejas y la física de partículas de alta energía generalmente no se reduce a una simple ecuación. En el segundo comentario, menciona los momentos en el caparazón. Para las interacciones ep esto es muy válido, sin embargo, estos no son los problemas más urgentes. Si bien los fotones de 0,511 MeV presentan peligros, todavía son órdenes de magnitud menores que las interacciones nucleares.
Las interacciones de PPbar y NNbar no son tan simples. Las secciones transversales de dispersión deben tener en cuenta los fenómenos extraños, particularmente a bajas energías, que estas interacciones pueden producir, como el protonio. Esperaría que las interacciones de N-Nbar fueran aún más extrañas. Dado que Isospin es una teoría SU (2) (muy por debajo del límite quiral), podemos tratarlo como un giro, esta es la razón por la que NN y PP no pueden formar estados fuertes unidos mientras que NP obviamente lo hace, sin embargo, NNbar y PPbar son similares a el estado NP debido a la inversión de Isospin en antimateria. Esto dará como resultado que la dispersión sea menos predecible.
@GiladM Además, el KE "típico" en el caparazón de los núcleos unidos está en el orden de 10s de MeV, esto también debe tenerse en cuenta durante la interacción de aniquilación. Por último, la aniquilación sin leptones no es tan clara como la aniquilación con ep, esto se debe a que los bariones y los mesones tienen una estructura interna que afectará la dispersión. De todos modos, los momentos totales en el caparazón casi siempre se dirigirán hacia la muestra de antimateria, por lo que los momentos netos deben tener en cuenta esto, y cómo se hace esto dará como resultado qué porcentaje de partículas terminarán orientadas en la muestra.
@GiladM En realidad... pensándolo bien, creo que inicialmente estaba equivocado. Incluso la aniquilación ep con momentos cercanos a 0, los fotones resultantes se propagarán perpendicularmente a la dirección inicial de los momentos para preservar la paridad, ya que se deben obedecer todas las leyes de conservación, por lo que es muy probable que haya interacciones con la muestra incluso para estos fotones. De todos modos, aquí hay algunas fuentes para estudiar esto más: [ ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC5829174 ], [ Interacciones entre materia y antimateria que involucran antihidrógeno , Armor et al. 2006 doi.org/10.1016/j.nimb.2006.01.049 ]

Almacenamiento:

La antimateria no se puede almacenar de manera fácil o segura. ¿Cómo lo contienes?

El riesgo para otros asuntos, como el equipo y el personal, parece bastante grande. Más grande que, digamos, usando un dispositivo termonuclear.

Oh sí. Hacer que el plutonio explote es difícil. Hacer que la antimateria no explote es significativamente más difícil

Riesgos de radiación.

Cuando una partícula más compleja que un electrón se aniquila con su antipartícula, el resultado es un revoltijo de extraños gluones cuyas últimas partículas secundarias dependen de con qué más se encuentren. A menos que tenga mucho cuidado de aniquilar partículas aisladas, como lo hace la gente en los experimentos de física, puede terminar con productos como neutrones de alta energía y rayos gamma volando. Estos son exactamente los tipos de subproductos que irradian los alrededores de una reacción de fisión y crean lluvia radiactiva.

Si desea matar a alguien sin convertir a todo el vecindario en un área de riesgo radiológico, debe ceñirse a la física de baja energía, como la balística convencional o los explosivos. Tal vez un buen cañón de riel.

Las cosas que se van a usar como armas requieren que tengas un mecanismo de "armado" dedicado. Es bueno si el mecanismo de armado es redundante al nodo normal de activación. También es bueno si el mecanismo es pasivo. Para la producción de armas es bueno si tienes precursores pasivos y almacenas solo una pequeña cantidad de las cosas inestables.

Por definición, en un conflicto armado, es casi seguro que el oponente intentará dañar su infraestructura (logística, técnica, administrativa). Los métodos actuales para almacenar antimateria de manera segura requieren energía continua.

Entonces, en la visión actual, estas armas serían algo así como armas nucleares, solo que peor (al menos, las armas nucleares no explotan cuando se almacenan). No querrías repartir "granadas de antimateria" a tus tropas de a pie en la escala de 10000s. No querría "balas de antimateria" por millones; sería una pesadilla logística durante un conflicto armado mantenerlas a salvo: las minas terrestres, las bombas no detonadas ya son lo suficientemente malas sin tener un temporizador implícito y envenenamiento por radiación gamma.

Así que ahora veamos los casos de uso "clásicos"

  • "súper nucleares": siempre que no esté planeando volar planetas, las bombas de fusión parecen funcionar bien para la mayoría de las aplicaciones
  • "mini bombas nucleares": ningún actor a nivel estatal proliferaría tal tecnología. El uso para estados no está claro
  • Munición explosiva: podría imaginar que tienen sentido en un entorno muy limitado. Tienen sentido, pero es un caso límite.

El único caso de uso (además de la destrucción del planeta) que podría suponer que es realista es "minas de radiación controlables". Usted diseña la contención de manera que tenga fugas para obtener una cantidad significativa de radiación gamma y controla la contención de manera que sea lineal en lugar de una caída exponencial. Entonces configuras la carga y el temporizador, y después de unas pocas horas es seguro (si no se activó nada con fuerza para ingresar al área), pero antes de eso hay una radiación gamma mortal (antes de eso, el enemigo tiene la opción de destruir el contención - explosión + fuerte pulso de radiación) o protegiéndolo. haga muchos pequeños de estos y combínelos con sigilo, puede encender y apagar la irradiación de las áreas controladas por el enemigo en malos momentos para ellos.

Como han señalado otros, la antimateria es difícil de producir y contener.

La propiedad más conocida de la antimateria es que, para cada partícula de materia, existe una partícula "anti" con carga opuesta pero idéntica. La imagen completa es un poco más complicada ya que también se invierten otras propiedades cuánticas. Por ejemplo, los antineutrones son eléctricamente neutros, al igual que los neutrones, pero tienen Isospin opuesto y, por lo tanto, interactúan fuertemente como un protón. Por lo tanto, es imposible atrapar antimateria en forma de un núcleo de protón-antineutrón o pseudo-deuterón.

La parte más difícil de la producción es que la antimateria solo se crea a través de la dispersión de fotón-materia de muy alta energía. La excepción a esto es la emisión de positrones, que es muy rara. Por lo tanto, la producción de antimateria requeriría máquinas muy grandes (aceleradores de partículas) que consumirían mucha más energía de la que producirían.

Las únicas antipartículas que pueden ser capturadas son las cargadas ya que estas pueden estar contenidas dentro de campos magnéticos. Desafortunadamente, agrupar grandes cantidades de partículas cargadas crea un desequilibrio electrostático, ya que los campos magnéticos deben ser mucho más fuertes que los campos eléctricos que contienen, una pequeña cantidad de antimateria cargada requiere una contención magnética desproporcionadamente grande, pero muy precisa, que también es energéticamente desfavorable.

Además de los costos de producción, ¿cuáles son las principales desventajas de usar antimateria?

Suponiendo que haya podido superar estos problemas obvios, hay algunos subtítulos más que deberían tenerse en cuenta para usar antimateria. @Cadence mencionó el tema importante de los productos de la aniquilación de pares. Para elaborar, la aniquilación de pares produce fotones de muy alta energía, que tienen la tendencia a dispersarse y son propensos a formar una producción de pares si se aniquilan los antinucleones. Por lo tanto, es muy difícil obtener una cantidad controlada de energía de la interacción y, por lo tanto, sería realmente difícil usarla para la propulsión.

Usarlo como arma plantearía problemas similares. No es una simple cuestión de calcular la masa restante de la antimateria (multiplicada por 2) para calcular la energía total transferida tras la detonación, ya que la radiación de alta energía se dispersará.

El tipo de antimateria será importante, por ejemplo, si solo se usan positrones-electrones de baja KE, la energía resultante será demasiado baja para producir pares en la dispersión y los fotones se propagarán en todas las direcciones. La razón por la que las armas nucleares son tan increíblemente destructivas es por su creación de reacciones nucleares sostenidas; produciendo cadenas de reacciones altamente exotérmicas y por lo tanto enormes explosiones. La aniquilación de antimateria tendría que calibrarse a la escala de energía correcta para producir reacciones en cadena similares. La penetración de fotones tiende a ser muy profunda por debajo de los umbrales de producción de pares, pero esto disminuirá la tendencia a producir reacciones de mantenimiento.

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