Dado que su pregunta permitió la presencia de tecnología de antimateria pero no el uso de armas de antimateria, voy a entrar en varias cosas que le permitirán mantener sus reactores de antimateria pero evitar las bombas, o al menos hacerlos menos letales.

La liberación de energía de antimateria es en forma de rayos gamma

Mucho de lo que sigue depende de este hecho.

Bueno, no exactamente, pero algunas de las otras cosas también se descomponen de inmediato en rayos gamma. A efectos prácticos, podemos decir que toda la energía está en forma de rayos gamma, y ​​esa aproximación será suficiente.

Los rayos gamma son radiaciones electromagnéticas de una determinada frecuencia. La radiación EM de antimateria estará en una frecuencia particular.

Los metamateriales doblan la luz y diferentes materiales funcionan mejor para diferentes frecuencias

Los metamateriales se utilizan para doblar la luz alrededor de los objetos. Por lo general, la gente piensa en ellos por su potencial como tecnología de encubrimiento. En este momento, no nos importa permanecer invisibles... solo queremos seguir vivos en la era de las bombas de antimateria.

Su gente podría tener un metamaterial que funcione sorprendentemente bien para la frecuencia EM particular que constituye la explosión de una bomba de antimateria. Aunque una bomba de antimateria tiene un gran impacto, ese impacto no será tan malo si te rodea. Póngalos en todas sus naves espaciales, puertos espaciales y edificios, tal vez incluso en sus vehículos terrestres.

La antimateria, ya sean bombas o baterías, podría ser fácilmente detectable

Otros han declarado por qué las bombas de antimateria no son factibles debido a cosas como sus requisitos de contención masiva. Podrías usar eso de una manera diferente.

La antimateria contenida en su mundo podría ser fácil de detectar debido a sus enormes instalaciones de contención. También podría ser detectado por sensores que buscan su firma de rayos gamma; diablos, podría haber satélites dedicados que permitan al gobierno saber siempre dónde está toda la antimateria en todo momento.

¿Así que dices que tu chico malo ha puesto algo alrededor de su contención de antimateria para bloquear la radiación para que no sea detectada, para que pueda mover su bomba y colarla en alguna parte? Todo el mundo ve el intento ridículo porque no se puede ocultar un enorme vehículo de contención de antimateria en movimiento, por lo que realmente no hay forma de salirse con la suya.

Las bombas de antimateria no son tan peligrosas como la gente las pinta

No me malinterpreten; hay una cantidad de energía colosal e insondable que se puede liberar incluso de 1 kg de antimateria, y no me gustaría pararme junto a ella. Sin embargo, debido a la forma en que la energía se libera prácticamente en su totalidad como radiación EM, gran parte se dispersará más o incluso se perderá en el espacio.

Una bomba de antimateria podría liberar mucha más energía que una bomba nuclear con la misma masa de combustible, pero también se desperdiciará mucha más energía. Entonces, las bombas de antimateria no son necesariamente las mejores armas.

Es mejor que no te preocupes a menos que también te preocupes por problemas similares.

Como se mencionó anteriormente, las bombas nucleares hacen un mejor trabajo al transferir su energía a su entorno inmediato de una manera que destruye las cosas.

Incluso descartando la energía nuclear, hubo bombas enormes incluso antes, pero resultó que eran cantidades masivas de bombas químicas.

Entonces, cualquiera que sea su respuesta para ellos, puede hacer lo mismo para la antimateria. Si simplemente no vas a mencionar las armas nucleares u otras cosas, tampoco menciones las armas de antimateria. Si vas a entrar en un gran problema sobre por qué las armas de antimateria no están disponibles, entonces también debes hacer lo mismo con esas otras cosas.

A menos que las baterías/reactores de antimateria sean una gran parte de su historia, eso tiene más sentido.

Se ha descubierto que no es posible fabricar armas de destrucción masiva de antimateria razonables.

Este está un poco más inventado, pero suena tan razonable que requeriría poca o ninguna suspensión de la incredulidad...

Cuando contienes tu antimateria como un gas en una trampa magnética, algunos átomos escapan si se vuelven demasiado energéticos o si un átomo de materia normal logra aniquilarse con ellos. Cuanta más antimateria tengas en un punto denso, más sucederá esto. Llega un punto en una masa lo suficientemente alta donde el almacenamiento a largo plazo no es razonable, y este punto resulta ser menor que la masa requerida para un arma de destrucción masiva.

Así que no hay armas de antimateria porque no puedes mantener viable un arma de antimateria el tiempo suficiente para usarla.

Afortunadamente, incluso pequeñas cantidades de antimateria son útiles como baterías. Además, a pesar de que una gran masa de antimateria no se puede mantener junta razonablemente, eso no impide que tengas varias cantidades más pequeñas cerca unas de otras... no es adecuado para una bomba, pero es adecuado para energizar un sistema y reemplazar periódicamente con antimateria nueva. .

Redundancia

Ve por el otro lado. En lugar de restringir el acceso o el uso de la antimateria, que sea algo conocido pero no particularmente útil en una situación de armas.

Con energía ilimitada efectivamente libre, no hay razón por la que algo tan difícil y peligroso de manejar como la antimateria sea un arma de elección. Todo lo que necesita es algo igualmente peligroso que sea mucho más seguro de manejar y posiblemente incluso más fácil de hacer. Tal vez en la línea de descarga de energía directa en lugar de explosivo lanzado.

Si se encuentra en una situación de nave estelar, también considere hacer que los escudos de navegación estándar u otro sistema equivalente sean específicamente resistentes a las partículas de antimateria perdidas y, por lo tanto, también resistentes a las armas de antimateria sin pensarlo realmente.

Razonamiento

La antimateria no es una fuente de energía, es un sistema de almacenamiento. La diferencia entre usar un panel fotovoltaico o una batería. Con ese nivel de energía disponible, no hay razón para almacenarla, simplemente la usa directamente.

La fabricación de antimateria requiere un gran acelerador y mucho tiempo : con la tecnología actual, la tasa de producción global de antimateria se mide en nanogramos. Para fabricar una bomba con nivel de ADM, se necesitaría un gramo de antimateria en el rango aproximado, lo que requeriría escalas de tiempo geológicas al ritmo de producción actual. Incluso una gran industrialización de la producción de antimateria probablemente no sería suficiente para hacer que las bombas de antimateria sean comunes, y si la antimateria se está industrializando, presumiblemente una gran parte se está utilizando con fines económicos. Esencialmente, la antimateria no debería ser un problema a menos que plantee grandes avances en la ingeniería de física de partículas.

La densidad de energía de la antimateria es imbatible, pero no es seguro que la densidad de energía de la antimateria contenida sea a todas las escalas para todas las condiciones.

Construir un sistema de contención cuesta masa y volumen que podría gastarse en el corazón de un sistema de energía menos volátil. Considere las condiciones para usar gasolina vs baterías; La gasolina tiene una densidad de energía mucho más alta que cualquier batería, pero sería una tontería construir un generador para alimentar un teléfono celular. A medida que avanza la tecnología, cambia el punto de cruce, pero cuanto más pequeño y menos independiente, más sentido tiene utilizar un almacenamiento de energía más simple. Si está matando personas solo unas pocas docenas a la vez, kg (suponiendo avances increíbles una vez que haya interés) de protección para ng de carga útil no es mejor que kg de carga útil y g de protección para lograr efectos similares con explosivos convencionales.

El almacenamiento es inherentemente complicado.

Requiere grandes campos magnéticos y los sistemas de enfriamiento requeridos actualmente significan que hay un lado caliente en alguna parte. Haciéndolos fácilmente detectables, potencialmente vulnerables a la interferencia y continuamente cuestan mucha energía. Estas no son las características de un buen sistema de armas. Al igual que con otras armas de destrucción masiva, la mayor parte de la ingeniería consistirá en mitigar la cantidad de amenaza que representan para el usuario. Al limitar la difusión del conocimiento sobre las características de seguridad, limita en gran medida la practicidad de usarlo como arma.

A partir de la tecnología actual, retendría la superconductividad. ¿Por qué?

Bueno, la antimateria debe mantenerse en algún tipo de almacenamiento, ya que se descompone inmediatamente en combinación con la materia normal. Para almacenarlo, necesitaría campos magnéticos extremadamente fuertes, que actualmente solo pueden generarse enfriando bobinas magnéticas con helio líquido para lograr la superconductividad. Entonces, si no puede almacenarlo, realmente no puede producirlo. Tan pronto como creas antimateria, se descompone.

la energía es gratuita y, para todos los fines prácticos, infinita, esto debería hacer que la antimateria sea muy barata

Primero, la antimateria es simplemente la batería más densa en energía que podemos concebir (excepto tal vez un agujero negro cautivo). Pero también es el más peligroso e inestable. Una buena batería tiene que ser a la vez densa en energía y estable. Esta es la razón por la que la gasolina es un combustible tan bueno y todavía la usamos a pesar de haber descubierto sustancias más densas en energía.

Tu 1 g de antimateria ya no es tan denso en energía si necesitas 10.000 kg para contenerlo. Como han señalado otros, el problema con la antimateria no es solo la energía necesaria para producirla. Entonces necesitas de alguna manera evitar que toque la materia, esa materia que está en todas partes . Esto significa un aparato complejo para mantener lo más cerca posible de un vacío puro, y un campo magnético poderoso para mantener la antimateria atrapada lejos del aparato que la contiene. Esto no solo agrega costo y complejidad, sino que también reduce significativamente la ventaja de la densidad de energía.

Para poner algunos números sobre esto, la antimateria tiene una densidad de energía unas 100 veces mayor que la de la fusión . Si su reactor de fusión es de 100 kg por 1 kg de combustible y su reactor de antimateria es de 10 000 kg por 1 kg de combustible, no hay ningún beneficio en usar antimateria.

Si alguna parte de eso falla, boom . Instantáneamente. Inmediatamente. A nivel atómico.

Programas como Star Trek dan un gran salto al asumir que no solo pueden almacenar antimateria, sino que pueden hacerlo tan seguro que pueden llevar grandes cantidades de cosas a la batalla, anomalías en el espacio cercano y aterrizarlas en planetas.

En el mundo real tenemos todo tipo de explosivos y combustibles para cohetes y productos químicos que almacenan enormes, enormes cantidades de energía; mucho mejor que los combustibles convencionales. No los usamos porque son altamente inestables o altamente cáusticos o ambos. Son demasiado difíciles y peligrosos para trabajar con ellos que no valen la pena. O los usamos en cantidades muy pequeñas en situaciones especializadas. Libros como Ignition! An Informal History of Liquid Rocket Propellants , o el blog In The Pipeline de Derek Lowe , o el video The Most Dangerous Rocket Fuels Ever Tested de Scott Manley cubren numerosos ejemplos.

Esta es también la razón por la cual su casa probablemente no funciona con un reactor nuclear.

En su universo, haga la suposición opuesta de Star Trek: no pueden. La antimateria es demasiado inestable, las complejidades de la ingeniería son demasiado difíciles y costosas. Cualquier organización lo suficientemente loca y desesperada como para meterse con ella es demasiado pequeña para contenerla. Cualquier organización lo suficientemente grande como para contenerlo tiene armas más rentables y solo las usa en situaciones muy especializadas (y costosas).

Un párrafo para descartar la noción es todo lo que necesita para su historia.

Tenemos toda la energía que queremos, pero ¿cómo la almacenamos? ¿Cómo lo transportas? ¿Antimateria? Demasiado voluminoso, demasiado caro. Toda esa contención adicional, bombas de vacío, botella magnética... bien podría usar un reactor de fusión compacto después de colocar toda esa basura, y nosotros lo hacemos. ¿Antimateria? Comete un error por un milisegundo y explota llevándose la mitad del planeta contigo. También podría correr en una nave estelar de cristal llena de granadas. No, no pudimos hacer que la antimateria fuera eficiente. Los reactores de fusión compactos son el camino a seguir.

La forma de crear antimateria es usar partículas de haz (o esperar la desintegración radiactiva si lo que está buscando son positrones).

Para dirigir y enfocar las partículas del haz, se necesitan imanes y conocimientos de electromagnetismo.

Retenga cualquier desarrollo allí, y estarían muy lejos de la antimateria. Sería muy parecido a un mundo steampunk, por lo que importa.

Con energía infinita disponible, la antimateria no tiene sentido como arma. La antimateria es una reserva compacta de energía (ignorando la contención); si puedes producir tanto como quieras, no hay necesidad de almacenar energía.

Simplemente genere 4 * 10 ^ 20 J de energía (100 GT) y deséchelo en un fregadero (digamos, el suelo bajo sus pies); a menos que se trate de neutrinos u otras partículas que interactúan débilmente, esa cantidad de energía se convierte en una explosión masiva al estilo WMD.

¿Quieres más boom? Prueba 2 * 10^32 J; eso destruirá gran parte de la Tierra (como si la convirtiera en plasma/escombros). ¿No es suficiente? 2 * 10^41 J, explota el Sol. Diablos, produce 6 * 10 ^ 52 J: toda la Vía Láctea se evapora a partir de eso. ¿La mayor parte de la energía se pierde, se va al espacio vacío? Genera 10^20 más.

La forma que tome esa energía realmente no importa, especialmente si puedes generar más. Incluso si lo está generando como neutrinos, otros 10 ^ 100 harán que las partículas que interactúan débilmente interactúen mucho. (en realidad, formará un agujero negro masivo; que es solo otra aplicación de "energía infinita": suficiente energía formará un agujero negro lo suficientemente poderoso como para tragarse el universo)

El infinito es grande. Su pregunta es como si alguien de la edad de piedra preguntara "si alguien puede construir una civilización industrial, ¿cómo podemos evitar que desarrolle una lanza más larga?"

Si tienen una civilización industrial, las lanzas más largas no son armas de preocupación . Si tienen energía infinita disponible, la antimateria no es una preocupación.

Tener un campo que suprime la aniquilación.

Había un libro donde se podía proyectar un campo que suprimía todo comenzando por el fuego e incluyendo la aniquilación, dando lugar a combates entre naves llenas de abordajes con armas frías.

Al prohibir la contención de antiátomos, puedes hacer antimateria a voluntad, pero no puedes empaquetarla en una bomba.

Hoy en día, la contención de la antimateria se realiza con campos magnéticos. Pero esto solo funciona bien con partículas cargadas, si creas antiátomos (por ejemplo, antihidrógeno), el resultado es neutral y realmente difícil de confinar.

Si es imposible almacenar antiátomos, debe almacenar positrones o antiprotones en un espacio razonablemente pequeño. Sin embargo, como muestro a continuación, la energía electrostática contenida en un plasma de antiprotones razonablemente cercanos supera con creces la energía que produciría la aniquilación, lo que hace que las bombas de antimateria sean irrelevantes.

Para evitar la posibilidad de atrapar átomos magnéticamente, debe eliminar su espín. Esto romperá la física a lo grande y prohibirá la existencia de imanes permanentes, pero estoy seguro de que podrá lidiar con eso.

Parte matemática opcional

Para lo siguiente, consideremos solo los antiprotones, ya que son más masivos.

La energía electrostática debida a la repulsión de$N$anti-protones está dada por :

donde usamos el hecho de que la carga de un antiprotón es$q_i = -e$,$k_e$es constante de Coulomb y$r_{ij}$es la distancia entre cargas$i$y$j$. Aquí, calcular esto exactamente es complicado, así que consideremos un límite inferior. Definir$R = \max(r_{ij})$, entonces tenemos

Ahora supongamos que empacamos$1kg$de antiprotón en una esfera de diámetro$1 m$, teniendo así$R = 1 m$. La energía de aniquilación sería

Pero necesitas sobre$N = 6.0 \times 10^{26}$anti-protones para hacer$1 kg$. Lo que da

Por lo tanto, liberaría al menos$500$veces más energía debido a la repulsión electrostática que debido a la aniquilación masiva. En otras palabras, usar anti-protones es irrelevante, tendrías el mismo golpe al empacar$1 kg$de protones normales.

" Quiero mantener las armas de antimateria fuera de mi configuración a pesar de esta situación porque quiero mantener las armas de destrucción masiva al mínimo, pero ¿cómo puedo restringir su producción tecnológicamente en lugar de legalmente? "

De la misma manera que ahora restringimos las armas de destrucción masiva: el deseo de no suicidarnos, lo que lleva a tratados que restringen severamente las armas de destrucción masiva.