¿La aniquilación de materia y antimateria crearía una bola de fuego o no?

Ha habido una larga discusión entre Anna V y yo sobre si los productos de la aniquilación realmente harán que se forme una bola de fuego y aún no lo hemos resuelto.

Nuestro punto aquí es que los rayos gamma de la aniquilación son demasiado energéticos para ser absorbidos por la atmósfera en un corto tiempo o en un pequeño espacio para crear realmente una bola de fuego. Además, los piones pasarán sin mucha probabilidad de golpear un núcleo objetivo y disipar energía en el aire, por lo que probablemente no contribuya a la explosión.

En otras palabras, si no se forma una bola de fuego, entonces la aniquilación de antimateria no se vería ni tendría efectos similares a las detonaciones nucleares como la bola de fuego, la onda expansiva y la nube en forma de hongo, sino que se consideraría similar a una bomba de neutrones.

Una última cosa, esta pregunta no está duplicada, he leído las otras preguntas y respuestas y ninguna de ellas me dio una respuesta útil.

Entonces, qué piensas ? ¿Es la aniquilación de antimateria tan diferente de las detonaciones nucleares en la parte de los efectos?

Un par de cosas: si su objetivo es realmente recopilar opiniones, no debería preguntar aquí. Este es un sitio para preguntas que pueden ser respondidas directamente. Entonces, sería mucho mejor si pudiera reformular la pregunta para que solo pregunte lo que quiere saber, no pida opiniones. Además, para mostrar que esto no es un duplicado, enlace a las otras preguntas que ha leído y diga por qué no cubren lo que quiere saber.

Respuestas (1)

Aunque ninguna de estas preguntas es un duplicado exacto, hay mucha superposición y espero que podamos evitar alargar este tipo de cosas indefinidamente. La buena noticia es que aparentemente está siendo muy cauteloso acerca de los peligros de seguridad de su nave espacial de materia y antimateria planificada, peligros que los autores de ciencia ficción suelen ignorar alegremente. Por favor, hágame saber la fecha y el lugar de su lanzamiento, para asegurarme de estar en otro continente.

Amsler 1997 tiene una discusión sobre los productos de descomposición.

Mucha energía sale en forma de neutrinos, que escapan sin depositar energía.

Parte de la energía sale en gammas de alta energía como ≳ 67 MeV gammas del decaimiento de π0's. Los que se emiten hacia arriba probablemente penetran la mayor parte o la totalidad de la atmósfera, pero los que bajan probablemente crean lluvias que solo penetran ~1 metro en el suelo. Si la explosión se produce en el suelo o cerca de él, toda esta energía se libera en un volumen muy pequeño. Bola de fuego definitiva.

Algunos de los otros productos son partículas cargadas. Estos incluyen muones y piones cargados. (La vida media de los muones de 2 us, que aumenta con la dilatación relativista del tiempo, implica que no verá sus productos de desintegración cerca. El pión neutro tiene una vida media corta. Los piones cargados pueden o no decaer cerca -- uno necesitaría estimar sus energías y las dilataciones de tiempo involucradas.) Todas estas partículas cargadas interactúan electromagnéticamente, y ciertamente disiparán energía en la materia circundante a algún ritmo d mi / d X . Se considerarían ionizantes mínimos, aunque a energías muy altas comienzas a tener bremsstrahlung, por lo que dE/dx aumenta logarítmicamente con la energía.

Obtendrá gammas de 511 keV de la aniquilación e+e-, y estos definitivamente se detendrán bastante cerca de la explosión. Estos representan al menos ≳ 2 × 10 − 4 de la masa-energía total, por lo que incluso para una explosión muy por encima del suelo (por ejemplo, arrojar un trozo de antimateria a nuestro planeta desde el espacio exterior), ese es un límite inferior muy sólido de cuánta energía entrará en una bola de fuego.

Entonces, en resumen, una gran parte de la energía se pierde o se disipa lejos, pero hay bastantes mecanismos para liberar un porcentaje bastante grande de la energía para calentar la materia cercana. Sí, habrá una bola de fuego impresionante si la cantidad de antimateria es macroscópica. Si está realmente interesado en estos temas, probablemente debería descargar y aprender a usar un paquete Monte Carlo sofisticado como GEANT y comenzar a ejecutar simulaciones reales.

Amsler, http://arxiv.org/abs/hepex/9708025

Parece que las armas de antimateria no sirven de nada :/ gracias.
@AbanobEbrahim: ? - Yo resumiría la conclusión como lo opuesto a eso -- un arma de antimateria sería extremadamente destructiva.
Cómo ? Acabas de decir "una gran parte de la energía se pierde o se disipa lejos" y solo podemos contar con 2 × 10 ^ -4 de la masa total. ¿Por qué un arma de antimateria sería extremadamente destructiva si se crea una bola de fuego muy pequeña o incluso ninguna?
@AbanobEbrahim: 2 × 10 − 4 no es el total, es solo un límite inferior que es particularmente fácil de establecer sin tener que hacer cálculos complejos. El tamaño de la bola de fuego depende de la cantidad de antimateria que tenga en mente: no existe una tecnología conocida o previsible que pueda crearla en cantidades macroscópicas, por lo que no veo ninguna forma de encontrar una cantidad de kilogramos que sería de interés. Podría ser útil que explicara el motivo de su aparente interés intenso en el tema. ¿Estás escribiendo una historia de ciencia ficción?
No, no lo soy. Es solo por curiosidad, lo que me molesta cuando no sé algo que me interesa. Siempre me ha interesado la antimateria, especialmente la parte de las armas. Pero ahora estoy decepcionado porque resultó ser no solo un destello y una gran explosión. De todos modos, muchas gracias por tu ayuda, me has enseñado mucho :)
Viniendo de un fondo de alta energía, no caracterizaría a los rayos gamma de 67 MeV como "extremadamente penetrantes". Pasan por una densidad de masa aceptable, pero la pregunta que se debe hacer es "¿a qué temperatura calientan el gas circundante? Uno esperaría una bola de fuego más grande y más fría que una explosión de fisión de energía comparable, pero la situación básica sigue siendo una". de calentar mucho gas a muy, muy caliente.
@dmckee: Me interesaría ver un análisis más cuantitativo de lo que hace una gamma de 67 MeV en roca o lo que sea. Está fuera de mi experiencia directa. Me pregunto si importa si la roca ya se ha convertido en plasma antes de que llegue la gamma de 67 MeV. Supongo que interactúa principalmente a través de la producción de pares, que es básicamente un proceso de gamma en núcleos.
@Ben El primer lugar que busco es el capítulo del Libro de datos de partículas sobre el paso de la radiación a través de la materia. Con esa energía, puede esperar que caiga y la lluvia se extienda a través de hasta cien g/cm^2 de material, que es un largo camino en el aire pero no tanto en la roca.
Ben y todos los demás en los gammas. El pi0 con aniquilación en reposo tendrá de media una energía de 300MeV + (cinco piones de media en cada aniquilación ~1850 MeV de energía) Los gammas serán de media 150 Mev, bastante energéticos. Similar para los piones cargados, alrededor de 300 MeV, cuando se aniquilan en reposo. Órdenes de magnitud a partir de productos de fusión por fisión. En el aire, tendrán una gran longitud de interacción y poca ionización de la carga.
@BenCrowell,@dmckee,@anna, ¿una esfera o una caja de plomo, por ejemplo, que rodeen el proceso de aniquilación servirían para absorber más energía? Quiero decir, si la aniquilación cerca del suelo creará una "bola de fuego definitiva", entonces sería mejor una carcasa de un material bueno para absorber los rayos gamma, ¿no?
@annav: Gracias por el comentario. He editado la respuesta en consecuencia.
@Abanob De mis estudios limitados sobre el tema y de la información recopilada aquí, supongo que un "recipiente de reacción", aspirado y confinado magnéticamente, revestido con una porción generosa de su elemento pesado favorito probablemente aumentará la potencia de reacción en un MUCHO, al desacelerar algunas de las partículas de alta energía para que luego puedan interactuar con la atmósfera.
¿La aniquilación de materia y antimateria crearía una bola de fuego o no?
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