Физики «ускорили» двигатель на антиматерии до 70% от скорости света

Американские физики разработали схему практически реализуемого двигателя на антиматерии, который позволит разогнать космический корабль до 70% от скорости света, и опубликовали ее в статье, размещенной в электронной библиотеке Корнеллского университета.

Двигатели, работающие на энергии аннигиляции антиматерии, давно привлекали внимание любителей научной фантастики и многих ученых. За последние годы ученые разработали несколько проектов такого устройства, максимальная скорость которых должна составить примерно треть от скорости света. Реализация и испытания таких двигателей на сегодняшний день практически невозможна, так как пока не существует надежных методов получения и хранения больших объемов антиматерии.

Ронан Кин (Ronan Keane) из академии «Вестерн Резерв» в городе Хадсон (США) и его коллега Вей-мин Чжан (Wei-Ming Zhang) из Государственного университета города Кента (США) смогли в два раза увеличить максимально возможную скорость двигателя на антиматерии, предложив новую схему, реализация которой в принципе возможна уже сегодня.

Двигатель Кина и Чжана быстрее своих теоретических «конкурентов» благодаря особому устройству сопла. Как объясняют ученые, сопло и камера аннигиляции всех видов двигателей на антиматерии представляют собой комбинацию из нескольких мощных магнитов, улавливающих продукты распада и направляющих их в сторону, противоположную движению космического корабля.

Чем эффективнее будет сопло, тем больше частиц - больше энергии аннигиляции - будет израсходовано на полезную работу и ускорение корабля. Данная характеристика зависит не только от мощности магнитов и их пространственной конфигурации, но и от типа продуктов распада, вырабатываемых во время уничтожения антиматерии.

Для определения оптимальной реакции аннигиляции физики проанализировали возможные варианты распада антиматерии при помощи компьютерной программы Geant4, которая была разработана ЦЕРН для моделирования результатов столкновения различных частиц в ускорителях, в том числе и БАК.

Ученые выяснили, что столкновение антипротонов и протонов должно порождать пучки заряженных пионов - легких частиц, чья масса составляет седьмую часть от «веса» протона.

Моделирование показало, что аннигиляция антиматерии будет порождать пионы, ускоренные до 80% от скорости света, что значительно меньше ранее предсказанных 90%. С другой стороны, магнитное сопло сможет захватывать такие частицы очень эффективно, направляя примерно 85% из них в сторону, противоположную движению корабля.

По словам физиков, такая комбинация из относительно низкой начальной скорости пионов и высокой эффективности сопла позволит достичь 70% от скорости света. Такая скорость позволит экипажу корабля наблюдать и изучать релятивистские эффекты, предсказанные специальной теорией относительности Эйнштейна.

Как отмечают ученые, относительно небольшая сила магнитного поля - около 12 Тесла - позволяет построить этот двигатель на основе современных технологий. Тем не менее, остается открытой проблема получения и хранения антиматерии в количествах, достаточных даже для самого короткого путешествия через космос.