Category Archives: Atomska fizika

Koliko bi rasprostranjene bile padavine iz nuklearne bombe?

SAD ima oko 5.500 komada nuklearnog oružja, dok Rusija ima oko 6.000, prema Federaciji američkih naučnika. Drozdenko je rekao da su američke nuklearne jedinice općenito imale eksplozivne snage ekvivalentne oko 300 kilotona TNT-a, dok su ruske nuklearke imale tendenciju da se kreću od 50 do 100 kilotona do 500 do 800 kilotona, iako svaka zemlja ima snažnije nuklearno oružje.

„Moderno oružje je 20 do 30 puta snažnije od bombi bačenih na Hirošimu i Nagasaki“, rekao je Drozdenko, dodajući: „Ako bi SAD i Rusija pokrenule sve što su imale, to bi potencijalno mogao da bude kraj civilizacije“.

Jedno nuklearno oružje može lako uništiti cijeli grad, rekla je za Insider Kathryn Higley, profesorica nuklearnih nauka na Državnom univerzitetu Oregon.

„Zaista je teško reći ‘Pa, ovaj grad će opstati, a taj neće’, dodala je. “Vrlo, veoma zavisi od veličine oružja, kako topografija izgleda, gde je detoniraju, ko je uz vetar, ko niz vetar.”

Kada nuklearna bomba udari, ona pokreće bljesak svjetlosti, ogromnu narandžastu vatrenu kuglu i udarne valove koji ruši zgradu. Ljudi u centru eksplozije (u krugu od pola milje za bombu od 300 kilotona) mogli bi odmah poginuti, dok bi ostali u blizini mogli zadobiti opekotine trećeg stepena. Nuklearna eksplozija od 1.000 kilotona mogla bi izazvati opekotine trećeg stepena na udaljenosti do 5 milja(8 km), opekotine drugog stepena do 6 milja i opekotine prvog stepena do 7 milja, prema jednoj procjeni AsapSciencea. Ljudi udaljeni do 53(85 km) milje također mogu doživjeti privremeno sljepilo.

“Recimo da ste u gradu i da ste dovoljno udaljeni od centra eksplozije da ne dobijete smrtonosnu dozu radijacije – vrlo je vjerovatno da ćete se povrijediti od zgrade koja pada ili ćete imati opekotine trećeg stepena veliki dio vašeg tijela”, rekao je Drozdenko, dodajući: “Nema dovoljno praznih kreveta za opekotine u svim Sjedinjenim Državama da bi se izdržao čak ni jedan nuklearni napad na jedan grad u SAD-u.”

Nuklearne eksplozije također proizvode oblake prašine i radioaktivnih čestica nalik pijesku koje se raspršuju u atmosferu – što se naziva nuklearnim padavinama. Izloženost ovim ispadima može dovesti do trovanja zračenjem, koje bi moglo oštetiti tjelesne stanice i biti fatalno.

Fallout može blokirati sunčevu svjetlost, uzrokujući drastičan pad temperatura i skraćujući sezonu rasta za osnovne usjeve. Drozdenko je rekao da bi proizvodnja usjeva mogla biti drastično promijenjena decenijama, što bi na nekim mjestima rezultiralo glađu.

Ako nuklearno oružje pogodi Washington, DC, moglo bi ubiti oko 300.000 ljudi.

Ako bi nuklearno oružje od 300 kilotona pogodilo grad veličine Washingtona, DC, mnogi stanovnici ne bi preživjeli, a neki stanovnici u blizini suočili bi se s razornim ozljedama.

“Smrtonosna doza radijacije pokrila bi veći dio grada i nešto malo u Virdžiniji”, rekao je Drozdenko. „Termičko zračenje, vrućina, otići će sve do dijelova Marylanda, malo dalje u Virdžiniju, a svi ti ljudi u tom području će imati opekotine trećeg stepena.“

„Što je veće oružje, veći je radijus“, rekla je.

Ispadanje nuklearne bombe zavisi i od toga kako zemlja odluči da je detonira.

Ako bi oružje pogodilo kopno, eksplozija bi proizvela više radioaktivnih padavina jer bi se prljavština i drugi materijali bacali u atmosferu. Ali ako bi neka zemlja detonirala bombu u vazduhu, udarni talasi bi se odbijali od tla i pojačavali jedan drugog, rekao je Drozdenko, što bi rezultiralo mnogo većom površinom uništenja. Ovaj “zračni udar” također bi mogao poslati radioaktivne materijale do 50 milja u atmosferu, prema Agenciji za zaštitu životne sredine.

Zemlje se oslanjaju na simulacije i testove oružja da bi predvidele ove efekte, ali je teško znati kako bi se savremeni nuklearni napad odigrao u stvarnom životu.

“Uopšte ne postoji istorijski presedan za ovo”, rekao je Drozdenko, dodajući: “Jedini put kada je nuklearno oružje korišteno u sukobu je Drugi svjetski rat.”

Izvor: https://www.businessinsider.com/nuclear-bomb-attack-russia-ukraine-how-strong-far-2022-2

Kako su se prvi atomi formirali nakon Velikog praska?

Atomi su stvoreni nakon Velikog praska prije 13,7 milijardi godina. Kako se vrući, gusti novi svemir hladio, uslovi su postajali pogodni za stvaranje kvarkova i elektrona. Kvarkovi su se okupili kako bi stvorili protone i neutrone, a te čestice su se spojile u jezgre. Sve se to dogodilo u prvih nekoliko minuta postojanja svemira, prema CERN-u.

Bilo je potrebno 380.000 godina da se svemir dovoljno ohladi da uspori elektrone kako bi ih jezgre mogle zahvatiti da bi stvorile prve atome. Najraniji atomi bili su prvenstveno vodonik i helij, koji su i dalje najrasprostranjeniji elementi u svemiru, prema Jefferson Labu. Gravitacija je na kraju dovela do spajanja oblaka plina i formiranja zvijezda, a i teži atomi su stvoreni (i još uvijek se stvaraju) unutar zvijezda i poslani po cijelom svemiru kada je zvijezda eksplodirala (supernova).

Kako su se prvi atomi formirali nakon Velikog praska?

Atomi su stvoreni nakon Velikog praska prije 13,7 milijardi godina. Kako se vrući, gusti novi svemir hladio, uslovi su postajali pogodni za stvaranje kvarkova i elektrona. Kvarkovi su se okupili kako bi stvorili protone i neutrone, a te čestice su se spojile u jezgre. Sve se to dogodilo u prvih nekoliko minuta postojanja svemira, prema CERN-u.

Bilo je potrebno 380.000 godina da se svemir dovoljno ohladi da uspori elektrone kako bi ih jezgre mogle zahvatiti da bi stvorile prve atome. Najraniji atomi bili su prvenstveno vodonik i helij, koji su i dalje najrasprostranjeniji elementi u svemiru, prema Jefferson Labu. Gravitacija je na kraju dovela do spajanja oblaka plina i formiranja zvijezda, a i teži atomi su stvoreni (i još uvijek se stvaraju) unutar zvijezda i poslani po cijelom svemiru kada je zvijezda eksplodirala (supernova).

Šta je to materija neutronijum?

Neutronijum (ponekad skraćen do neutrijuma, koji se naziva i neutrit) je hipotetička supstanca sastavljena isključivo od neutrona. Riječ je izumio  naučnik Andreas von Antropoff 1926. godine (prije otkrića neutrona) za hipotetički „element atomskog broja nula“ (sa nultom protona u svom jezgru) koji je postavio na čelo periodične tablice (označen sa crtica, bez simbola elementa). Međutim, značenje termina s vremenom se mijenjalo, a od posljednje polovice 20. stoljeća nadalje, također se koristilo za označavanje izuzetno gustih tvari nalik na materiju koja degenerira neutron i teoretizira da postoji u jezgrama neutronskih zvijezda; u daljnjem tekstu “degenerirani neutronijum” odnosi se na ovo. Naučna fantastika i popularna literatura često koriste izraz “neutronijum” da bi se odnosili na visoko gustu fazu materije sastavljenu uglavnom od neutrona.

Neutronijum se koristi u popularnoj fizičkoj literaturi da bi se odnosio na materijal prisutan u jezgrama neutronskih zvijezda (zvijezde koje su previše masivne da bi bile podržane pritiskom degeneracije elektrona i koje se urušavaju u gušće faze materije). Izraz se vrlo rijetko koristi u naučnoj literaturi iz tri razloga: postoji više definicija za pojam “neutronijum”; postoji znatna neizvjesnost oko sastava materijala u jezgrama neutronskih zvijezda (to može biti materija koja degenerira neutron, čudna tvar, kvarkova tvar ili varijanta ili kombinacija gore navedenog); svojstva materijala neutronske zvijezde trebaju ovisiti o dubini zbog promjene tlaka (vidjeti dolje), a ne očekuje se da postoji oštra granica između kore (koja se sastoji prije svega od atomskih jezgara) i gotovo protonskog unutrašnjeg sloja.

Kada se pretpostavlja da se materijal jezgre neutronske zvijezde sastoji od slobodnih neutrona, u naučnoj se literaturi obično naziva materija koja raste iz neutrona.

Izraz “neutronijum” skovao je 1926. Andreas von Antropoff za pretpostavljeni oblik materije sastavljen od neutrona bez protona ili elektrona, koji je kao hemijski element atomskog broja nula stavio na čelo svoje nove verzije periodike stola. Potom je postavljen u sredinu nekoliko spiralnih prikaza periodičkog sustava za razvrstavanje kemijskih elemenata, poput onih Charlesa Janeta (1928), E. I. Emersona (1944) i Johna D. Clarka (1950).

Iako se taj pojam ne koristi u znanstvenoj literaturi ni za kondenzovani oblik materije, ni kao element, postojala su izvješća da osim slobodnog neutrona mogu postojati i dva vezana oblika neutrona bez protona. Ako bi se neutronijum smatrao elementom, tada bi se ti nakupini neutrona mogli smatrati izotopima tog elementa. Međutim, ti izvještaji nisu dalje potkrijepljeni.

Mononeutron: Izolovani neutron prolazi beta raspadu sa srednjim životnim vekom od oko 15 minuta (poluživot otprilike 10 minuta), pretvarajući se u proton (jezgro vodika), elektron i antineutrino.


Dineutron: Dineutron, koji sadrži dva neutrona, nedvosmisleno je uočen 2012. godine pri raspadanju berilijuma-16. Nije vezana čestica, već je predložena kao izuzetno kratkotrajno rezonantno stanje proizvedeno nuklearnim reakcijama koje uključuju tritij. Predlaže se da postoji prolazno postojanje u nuklearnim reakcijama koje proizvode helioni (jezgre helija 3, potpuno ionizirane), što rezultira stvaranjem protona i jezgra koji imaju isti atomski broj kao ciljno jezgro, ali masovni broj dvije jedinice veće . Hipoteza o dineutronu dugo se koristila u nuklearnim reakcijama s egzotičnim jezgrama. Nekoliko primjena dineutrona u nuklearnim reakcijama može se naći u preglednim radovima.

Dokazano je da je njegovo postojanje relevantno za nuklearnu strukturu egzotičnih jezgara. Sistem sastavljen od samo dva neutrona nije povezan, mada je privlačnost između njih gotovo gotovo dovoljna da ih učini tako. To ima neke posljedice na nukleosintezu i obilje hemijskih elemenata.
Trineutron: Trineutronsko stanje koje se sastoji od tri vezana neutrona nije otkriveno i ne očekuje se da će postojati čak i kratko vrijeme.
Tetraneutron: Tetraneutron je hipotetička čestica koja se sastoji od četiri vezana neutrona. Izvještaji o njegovom postojanju nisu ponovljeni.
Pentaneutron: Proračuni pokazuju da hipotetičko stanje pentaneutrona, koje se sastoji od grozda pet neutrona, ne bi bilo vezano.

Iako se ne naziva “neutronijum”, kartice nuklearnog novčanika Nacionalnog centra za nuklearne podatke navode kao svoj prvi “izotop” “element” sa simbolom n i atomskim brojem Z = 0 i masnim brojem A = 1. Ovaj izotop je opisan kao raspada na element H s poluživotom od 10,24 ± 0,2 min.

OSOBINE

Neutronska materija ekvivalentna je hemijskom elementu s atomskim brojem 0, što znači da je ekvivalentna vrsti atoma koja nema protone u svojim atomskim jezgrama. Izuzetno je radioaktivan; njegov jedini legitimni ekvivalentni izotop, slobodni neutron, ima poluživot od samo 10 minuta, što je uporedivo sa polovinom najstabilnijeg poznatog izotopa francijuma. Neutronska materija brzo se raspada u vodonik. Neutronska materija nema elektronsku strukturu zbog njegovog potpunog nedostatka elektrona. Međutim, kao ekvivalentan element mogao bi se svrstati u plemeniti plin.

Skupna neutronska materija nikada nije viđena. Pretpostavlja se da bi se neutronska tvar pojavila kao hemijski inertan plin, ako bi se dovoljno sakupilo da bi se moglo posmatrati kao rasuti plin ili tekućina, zbog općeg izgleda elemenata u plemenitom plinskom stupcu periodične tablice.

Iako je ovaj životni vijek dovoljno dugačak da dozvoli proučavanje hemijskih svojstava neutronija, postoje ozbiljni praktični problemi. Bez naelektrisanja ili elektrona, neutronij ne bi snažno komunicirao s običnim niskoenergetskim fotonima (vidljivom svjetlošću) i ne bi osjećao elektrostatičke sile, pa bi difundirao u zidove većine spremnika izrađenih od obične materije. Određeni materijali mogu se oduprijeti difuziji ili apsorpciji ultrahladnih neutrona zbog nuklearno-kvantnih efekata, tačnije refleksije uzrokovane jakom interakcijom. Na sobnoj temperaturi i u prisustvu drugih elemenata, toplotni neutroni lako prolaze kroz hvatanje neutrona, čime se stvaraju teži (a često i radioaktivni) izotopi.

Materija neutralnog plina pri standardnom pritisku i temperaturi predviđa da je zakon idealnog plina manje gusta čak i od vodika, a gustoća je svega 0,045 kg / m3 (otprilike 27 puta manje gusta od zraka i upola gušća od plinova vodika). Predviđa se da će materija neutrona ostati plinovita do apsolutne nule pri normalnim pritiscima, jer je energija nulte točke u sistemu previsoka da bi omogućila kondenzaciju. Međutim, neutronska tvar bi u teoriji trebala tvoriti degenerirani plinoviti Bose-Einstein kondenzat pri ovim temperaturama, sastavljen od neutronskih parova koji se nazivaju dineutroni. Pri višim temperaturama materija neutrona kondenziraće se samo s dovoljnim pritiskom, a očvrsće se s još većim pritiskom. Takvi pritisci postoje u neutronskim zvijezdama, gdje ekstremni pritisak uzrokuje da se materija neutrona degenerira. Međutim, u prisustvu atomske materije stlačene do stanja degeneracije elektrona, β-raspad se može inhibirati zbog Paulijevog isključenja, čineći tako slobodne neutrone stabilnima.

Izvor: Wiki

Šta je to tekući kisik?

Tečni kiseonik – skraćeno LOx, LOX ili Lox u vazduhoplovnoj, podmorničkoj i gasnoj industriji – je tečni oblik dijatomskog kiseonika. Korišten je kao oksidant u prvoj raketi sa tekućim gorivom koju je 1926. izumio Robert H. Goddard u aplikaciji koja traje do danas.

Fizikalne osobine

Tečni kiseonik ima blijedo plavu boju i snažno je paramagnetan: može se suspendirati između polova moćnog + U-magneta (potkova). Tečni kisik ima gustoću od 1,141 g / cm3 (1,141 kg / L ili 1141 kg / m3), nešto gušće od tekuće vode i kriogen je sa tačkom smrzavanja 54,36 K (−218,79 ° C; −361,82 ° F) i tačka ključanja 90,19 K (−182,96 ° C; −297,33 ° F) na 101,325 kPa (760 mmHg). Tečni kiseonik ima omjer ekspanzije od 1: 861 u 1 standardnoj atmosferi (100 kPa) i 20 ° C (68 ° F), [3] [4] i zbog toga se koristi u nekim komercijalnim i vojnim zrakoplovima kao prenosivi izvor kisika za disanje.

Zbog svoje kriogene prirode, tečni kiseonik može uzrokovati da materijali koje dodirne postanu izuzetno krhki. Tečni kisik je takođe vrlo snažno oksidacijsko sredstvo: organski materijali će sagorjeti brzo i energično u tekućem kisiku. Nadalje, ako su natopljeni u tekućem kisiku, neki materijali poput ugljena briketa, čađe itd. mogu detonirati nepredvidivo od izvora zapaljenja, poput plamena, iskre ili udara laganim udarcima. Petrokemijska sredstva, uključujući asfalt, često pokazuju ovakvo ponašanje.

Molekul tetraoksigena (O4) prvi je put predvidio 1924. godine Gilbert N. Lewis, koji ga je predložio da objasni zašto tečni kiseonik prkosi Curievu zakonu. Moderne računalne simulacije pokazuju da iako ne postoje stabilne molekule O4 u tečnom kisiku, O2 molekule se obično udružuju u paru sa antiparalnim spinovima, formirajući privremene O4 jedinice.

Tečni dušik ima nižu tačku ključanja na −196 ° C (77 K) od kisika –183 ° C (90 K), a posude koje sadrže tečni dušik mogu kondenzirati kiseonik iz zraka: kada većina dušika isparava iz takve posude tamo rizik je da preostali tečni kisik može burno reagirati s organskim materijalom. Suprotno tome, tečni azot ili tečni vazduh mogu se obogatiti kiseonikom ostavljajući ga da stoji na otvorenom; atmosferski kisik se u njemu rastvara, a dušik isparuje.

Površinska napetost tekućeg kisika pri njegovoj normalnoj tački ključanja iznosi 13,2 dyna / cm.

Upotreba

U trgovini se tečni kiseonik klasifikuje kao industrijski gas i široko se koristi u industrijske i medicinske svrhe. Tečni kiseonik se dobija iz kiseonika koji se prirodno nalazi u zraku frakcionom destilacijom u postrojenju za odvajanje kriogenih zraka.

Zračne snage odavno su prepoznale strateški značaj tečnog kisika, i kao oksidansa i kao opskrbe plinovitim kisikom za disanje u bolnicama i na letovima sa velikih visina. Godine 1985. USAF je započeo program izgradnje vlastitih postrojenja za proizvodnju kisika na svim većim osnovama potrošnje.

Historija
Do 1845. Michael Faraday uspio je pretvoriti u tečnost većinu tada poznatih gasova. Šest plinova, međutim, odolijevalo je svakom pokušaju likvidacije i tada su bili poznati kao “stalni plinovi”. Bili su to kiseonik, vodonik, azot, ugljen monoksid, metan i azotni oksid.

  1. godine Louis Paul Cailletet u Francuskoj i Raoul Pictet u Švicarskoj uspjeli su proizvesti prve kapljice tekućeg zraka.
  2. godine poljski profesori Zygmunt Wróblewski i Karol Olszewski proizveli su prvu mjerljivu količinu tekućeg kisika.

Izvor: https://en.wikipedia.org/wiki/Liquid_oxygen

Znate li odakle dolazi većina mase u Univerzumu?

Obično se kaže da su nukleoni načinjeni od tri kvarka, ali iznenađuje činjenica da masa tri kvarka u nukleonima čini tek oko jedan do dva procenta mase nukleona.

Šta čini ostalih 98 posto?

Nukleon nije statički objekt s tri sastojka. Nukleon se sastoji od tri vrlo lagana kvarka koju zajedno drži jaka nuklearna sila. Ta tri kvarka kreću se velikim brzinama unutar nukleona. Da biste to zamislili, zamislite tri kuglice za ping pong u lutrijskoj mašini. Te loptice za ping pong nisu najvažnije; radije bi se trebali usredotočiti na ono što ih tjera u pokret. Mislite o nukleonima kao na tri kvarkove fleke, besno ubačene unutar malog subatomskog tornada. Tornado je daleko važniji od sitnih fleka.

To se odnosi na masu kroz poznatu Einsteinovu jednadžbu, E = mc ^ 2. Ova jednadžba kaže da su masa i energija jedno te isto. Iz onoga što znamo o masi nukleona vidimo da oko 98 posto mase svemira nije masa na uobičajeni način na koji razmišljamo o njemu. Masa se skladišti u energiji sitnih subatomskih đavola energije.

Kako se Higgov bozon uklapa u sve to? Dok je masa nukleona (i produžetak, većine vidljivog svemira) uzrokovana energijom spremljenom u polju sile jake nuklearne sile, masa samih kvarkova dolazi iz drugog izvora. Smatra se da masu kvarkova i leptona uzrokuje Higgsov bozon. Važno je zapamtiti da se “misli da je uzrokovan” samo znači da je to najpopularniji teorijski prijedlog. U stvari, mi zapravo ne znamo zašto kvarkovi i leptoni imaju masu koju rade.

Koliko god bilo zanimljivo pitanje Higgsovog bozona, to nije dominantan izvor mase u svemiru. Dobro razumljiva fizika, upravljana jakom nuklearnom silom, je razlog zašto imate toliko mase.

Izvor: fermilab.com

Pročitajte zanimljivu biografiju prve profesorice fizike u Njemačkoj, Lise Meitner

Danas (8.11.) je 141. rođendan austrijske fizičarke Lise Meitner [1878-1968]. Doktorirala je fiziku na Bečkom univerzitetu 1905. godine. Nakon toga Meitner je postala prva žena kojoj je Max Planck [1858-1947] ikad omogućio da prisustvuje njegovim predavanjima na Friedrich-Wilhelms-Universität u Berlinu. I nakon godinu dana pohađanja njegovih predavanja, Planck ju je učinio jednim od svojih pomoćnika (1907. ili 1908.). Tada je započela svoju doživotnu suradnju sa hemičarom Ottoom Hanom (1879-1968). 1926. postala je prva žena redovita profesorica fizike u Njemačkoj, na Friedrich-Wilhelms-Universität.

Uprkos tome što je bila austrijska državljanka, bila je pod sve većim anti-židovskim pritiskom njemačkih vlasti, pa je izbegla pod tajni položaj u Holandiju i Švedsku 1938. godine.

Meitner je započela suradnju s Hahnom, na istraživanju fizike i kemije transuranskih elemenata, 1935. godine. U Švedskoj su Meitner i njen nećak Otto Frisch (1904-1979.) dali teorijsko objašnjenje fenomena nuklearne fisije (siječanj 1939.) koji je eksperimentalno otkrio Otto Hahn (decembar 1938.).

Hahn je primijetio barij iznenadne pojave, dok je radio sa uranijumom. Smatrao je da se mora podijeliti uranovo jezgro, ali hemičar Hahn je bio zbunjen mišljenjem da je to moguće. Stoga je apelirao na svoju prijateljicu, fizičarku Meitner da mu pomogne. Meitner je shvatila kako se tačno događa fisija. Dakle, Hahn je napravio eksperimentalno otkriće, a Meitner je dala teorijsko objašnjenje, a obje su potrebne za potpuno razumijevanje nuklearne fisije.

Hahn je za ovo otkriće dobio Nobelovu nagradu za hemiju 1944. godine (dodeljenu 1945., nakon završetka Drugog svetskog rata). To je još jedna nobelovska misterija zašto Meitner nije podijelila tu nagradu. Iako Meitner ima i druge vrijedne spoznaje za koje je zaslužna (npr. Prvi dugoživi izotop protaktinija 1917.), ona je sada najpoznatija po otkriću teorije nuklearne fisije, a ne dijeljenju Nobelove nagrade s Hahnom.

Continue reading Pročitajte zanimljivu biografiju prve profesorice fizike u Njemačkoj, Lise Meitner

Bomba od antimaterije: Možemo li koristiti antimateriju za eksploziv?

Za mnoge ljude, antimaterija vjerovatno zvuči mnogo stranije nego što zaista jeste. U najosnovnijem smislu, antimaterija je samo materija sa obrnutim električnim nabojem. Međutim, nakon susreta, materija i antimaterija uništavaju jedni druge u bljesku energije.

Šta je sa bombama antimaterije?

Izgleda jednostavno, stvarno. Spojite antimateriju i materiju i sačekajte “BOOM” (naravno, sa rukama preko ušiju i zaštitnim naočalama čvrsto pričvršćenim za lice… bezbjednost prvo!). Ali, da li je izgradnja antimaterijske bombe realno održiva?

Kratak odgovor? Ne još. Rolf Landua, fizičar u CERN-u, objašnjava:

„Ako zbrojite svu antimateriju koju smo napravili u više od 30 godina fizike antimaterije ovdje u CERN-u, i ako ste bili veoma velikodušni, mogli biste dobiti 10 milijarditi dio grama. Čak i da je to eksplodiralo na vašem prstu, ne bi bilo opasnije od paljenja šibice. “


U epizodi Star Trek “Opsesija”, jedna unca antimaterije koja reaguje sa tvari je dovoljna da digne u zrak pola atmosfere planete veličine Zemlje. Kao što Landuov komentar ilustruje, nije iznenađujuće, antimaterijska bomba nije toliko spektakularna kao što to čini naučna fantastika. Za poređenje, jedna funta antimaterije je ekvivalentna oko 19 megatona TNT-a. Dakle, da, antimaterija bi bila jača od drugih eksploziva, ali ne toliko katastrofalna kao što neki izvori navode.

Čak i da je bilo moguće proizvesti antimateriju većom brzinom, troškovi bi bili ogromni. Prema Landua, gram antimaterije koštao bi približno milijun milijardi dolara.

Ali zamislimo situaciju u kojoj je antimaterija bila slobodna i obilna. Sljedeći problem na koji ćete naići je ograničenje. Ako se primijeni na pogrešan način, ako se ne nalaze u magnetima i održavaju stabilnim, antimaterija će doći u kontakt sa stranama spremnika i uništiti … dobro, tko god da ga nosi u to vrijeme.

Ok, ok. Postoji mala mogućnost da možemo izgraditi neku vrstu antimaterijske bombe. To jednostavno ne bi bilo potaknuto čistom eksplozijom antimaterije.

Postoji nešto što se naziva propulzija nuklearnog impulsa kataliziranog antimaterijom. To u suštini koristi male antimaterijalne eksplozije da izazove “male” nuklearne eksplozije. Idealno bi bilo da grupe poput NASA-e i američkog vazduhoplovstva žele da koriste ove metode za gorivo letjelica.


Tehnologija bi se teoretski mogla koristiti i za stvaranje malog i bez fisije (vrlo niskog nuklearnog padavina) oružja. To bi rezultiralo manje dugoročnom kontaminacijom od konvencionalnog nuklearnog oružja, dok bi imalo istu snagu.

Ali oružje bi i dalje koštalo milijarde, osim ako ne pronađemo prirodniji izvor antimaterije. Međutim, količine potrebne za ovu vrstu uređaja (10-13 grama antimaterije, ili 10 na 11 atoma vodonika) su definitivno izvodljivije od onih potrebnih za čista antimaterijska oružja. Ipak, pitanje skladištenja te količine antimaterije prevladava. Mi jednostavno nemamo tehnologiju da je bezbjedno osiguramo, čak i kada bismo je nekako mogli nabaviti.

Navodno, američko ratno vazduhoplovstvo, prema ovom izvoru koji navodi objavljenu studiju korporacije RAND, finansira istraživanja o oružju antimaterije još od 1983. godine. Četiri glavne kategorije primjene koje su istraživali uključuju pogon, generatore energije, usmjereno oružje energije i “Klasifikovali dodatne uloge specijalnog oružja” – bombe aktivirane antimaterijom.

Naučnici koji rade na Univerzitetu Mičigen izgradili su pištolj od antimaterije koji može da stoji na vašem stolu (dosadni saradnici pazite na dan kada ovo prođe na tržište).

Ipak, iako se naziva “pištolj”, ta riječ je u navodima iz nekog razloga. Stvarno, uređaj je kreator mini pozitrona. Umjesto da se u CERN-u koristi ogromni akcelerator čestica za izradu pozitrona, ovaj uređaj može da kreira i „izbaci kratke ispade pozitrona“.



Oslanjajući se na rad istraživača na Univerzitetu Teksas, tim na UM-u gradi uređaj manji od jednog metra koji generira i kratke pukotine elektrona i pozitrona. Iako emisije traju samo 30 femtosekundi, one proizvode kvadrilione pozitrona. Ovo je broj koji se može usporediti s onima koje je stvorio akcelerator čestica u CERN-u.

Dakle, ako ovo ne možemo iskoristiti da pucamo na naše partnere (gledam vas, Dave) za šta je to dobro? Pa, emisije su vrlo slične onima koje čine mlazne struje iz crnih rupa i pulsara. Proučavanjem načina na koji uređaj radi, mogu se odgovoriti na pitanja o sastavu energije i kako čestice u potocima stupaju u interakciju s vanjskim okruženjem.

Čini se da je najodrživija upotreba antimaterije gorivo (miroljubiva upotreba, u velikoj mjeri za bilo kakvu zaprepaštenost zlih naučnika). Interes NASA-e proizlazi iz činjenice da antimaterija može biti krajnje raketno gorivo. Trenutna procjena je da bi nas antimaterija mogla dovesti na Mars za 6 tjedana, kao što je predviđeno od strane dizajnerskog tima u Penn Stateu.

Koristeći malu količinu antimaterije za pokretanje nuklearne reakcije – a.k.a., mikrofuzija inicijacije antimaterije (AIM) – može biti veliki katalizator za bombe, ali se također može teoretski koristiti za gorivo letjelice. Uništavanje materije-antimaterije oslobađa najviše energije po jedinici mase bilo koje poznate reakcije u fizici. Svemirska letjelica pogonjena ovom metodom zahtijevala bi samo jedan mikrogram antimaterije, ovisno o dužini misije.



AIM je takođe super efikasan. Energija koja se oslobađa kada se materija i antimaterija sudaraju je oko 10 milijardi puta veća od količine koja se oslobađa tradicionalnim izgaranjem vodika i kiseonika. Međutim, skladište je i dalje prepreka u svim tim velikim planovima.

Naučnici u Penn Stateu predložili su početni dizajn za prstenove za skladištenje antimaterije koji će se koristiti na svemirskim letjelicama. Čitav antimaterijski motor bi se sastojao od nekoliko komponenti uključujući magnetne prstenove za skladištenje, sistem za napajanje i magnetni potisnik mlaznih raketa.

Kako studije napreduju, bit će zanimljivo vidjeti da li će nauka ostati miroljubiva ili će nam se sve obiti o glavu.

Izvor: https://futurism.com/strange-science-could-we-use-antimatter-to-make-a-bomb

Zašto jezgra atoma nemaju više neutrona?

Nema razloga da se javlja beta raspad, izuzev što je dozvoljen zakonima prirode. Dok god reakcija oslobađa energiju, ona ne mora biti izazvana s vana. To je slučajni događaj.

Dakle, svako jezgro će na kraju naći najniže energetsko stanje. Stvarno pitanje je zašto različita stanja imaju različite nivoe energije.

Oba protona i neutrona su spojena snažnom nuklearnom silom. Protone odbija elektrostatička sila koja je mnogo slabija od jake nuklearne sile, ali ima mnogo veći doseg. To znači da u jednom trenutku snažna sila postaje zasićena i da će vam trebati više neutrona da bi balansirali odbojnu elektrostatičku silu.

Sa druge strane, jezgro sa previše neutrona je takođe nestabilno zbog Paulijevog principa isključenja. Protoni se razlikuju od neutrona, stoga mogu da zauzimaju isto stanje. Umjesto visokih 50 slojeva neutrona možete imati mnogo kompaktnije i stoga mnogo manje energičnijih 25 slojeva i neutrona i protona.

Ako smatrate da se jedan atom raspada u drugi, a rezultujući atom ima manju masu, onda je propadanje moguće i eventualno će se dogoditi. Neutroni su malo teži od protona (za oko tri elektronske mase), tako da će neutronima bogat izotop vjerovatno izgubiti masu ako se neutron raspada u proton. (mada masa zbog energije koja povezuje protone i neutrone zajedno takođe mora biti uzeta u obzir).




Jezgra žele biti stabilna. Postoji puno faktora koji idu u utvrđivanje stabilnosti za određenu konfiguraciju protona i neutrona. Ispostavlja se da jezgra vole da imaju jednak broj protona i neutrona. To je tačno do određene mjere. Na kraju, previše protona znači da jezgro želi da se raspada, jer ima puno pozitivnih čestica. Dodatni neutroni pomažu da se slijepe zajedno.

Ako napravite neutronima bogati izotop, on će se raspadati dok se ne nađe u stabilnoj konfiguraciji. Pošto ima puno neutrona, otklanjaće ih ili beta raspadom ili emisijom neutrona. Naravno, mnogi izotopi mogu da drže mnogo neutrona, ali im se to ne dopada. Oni su nestabilni jer mogu biti stabilniji (vezani) ako imaju više izjednačen broj protona i neutrona.



Sada imamo radni nuklearni reaktor za druge planete – ali nema plana za njegov otpad

Ako se svjetlo ugasi u vašem domu, obično se možete smjestiti blizu nekih svijeća, baterijskih lampi i dobre knjige. Sačekajte tako, jer će se svjetla vjerovatno vratiti uskoro.

Ali ako ste na Marsu, vaša struja ne samo drži svjetla – ona vas bukvalno održava živima. U tom slučaju, nestanak struje postaje mnogo veći problem.

Naučnici NASA-a smatraju da su pronašli način da u potpunosti izbegnu tu mogućnost: stvaranje nuklearnog reaktora. Ovaj nuklearni reaktor, poznat pod nazivom Kilopower, je veličine frižidera i može se sigurno lansirati u svemir uz sve nebeske putnike; astronauti mogu da ga pokrenu dok su još u svemiru ili nakon slijetanja vanzemaljskog tijela.

Projekat Kilopower je upravo dobio nekoliko velikih testova u Nevadi koji su simulirali stvarnu misiju, uključujući neuspjehe koji bi mogli ugroziti njegovu sigurnost (ali nisu).



Ovaj nuklearni reaktor bio bi “mijenjač igre” za istraživače na Marsu, rekao je Lee Mason, Direktor NASA Space Technology Mission Directorate (STMD) za tehnologiju skladištenja energije u saopštenju za javnost NASA iz novembra 2017. godine. Samo jedan uređaj može obezbjediti dovoljno snage da podrži vanzemaljsku energiju u trajanju od 10 godina i to radi bez nekih problema koji su inherentni sunčevoj snazi, odnosno: biti prekinut noću ili blokiran nedjeljama ili mjesecima tokom epskih oluja Marsova epizoda.

“On rješava ta pitanja i pruža stalnu snagu bez obzira na to gde se nalazite na Marsu”, rekao je Mason u saopštenju za medije. On je takođe napomenuo da stajalište na nuklearnom pogonu može značiti da ljudi mogu pristati na većem broju pristaništa na Marsu, uključujući i visoke geografske širine gdje nema puno svjetlosti, ali potencijalno mnogo leda za korištenje astronauta.

Nuklearni reaktori nisu neobična karakteristika u svemiru; Voyager 1 i 2 svemirski brod, koji sada prolaze kroz dubok svemir nakon polaska našeg solarnog sistema, rade na nuklearnoj energiji od kada su započeli 1970-ih. Isto važi i za Mars rover Curiosity, pošto je pristao na Crvenoj planeti 2012. godine.

Ali nam treba mnogo više reaktora za kolonizovanje planeta. A to bi moglo predstavljati problem šta će se raditi sa otpadom.

Prema popularnoj mehanici, reaktori Kilopower stvaraju električnu energiju kroz aktivnu nuklearnu fisiju – u kojoj se atomi razdvajaju kako bi oslobodili energiju. Za to je potreban čvrsti uranijum-235, koji se nalazi u reaktorskom jezgru oko veličine rolne papirnih peškira. Na kraju, taj uranijum-235 će biti “potrošen”, baš kao gorivo u reaktorima na Zemlji, i ugroziti ljude u blizini.

Kada se to desi, jezgro uranijuma moraće da se čuva negdje na sigurnom; potrošeno reaktorsko gorivo je i dalje opasno radioaktivno, i pušta toplotu. Na Zemlji, većina potrošenih gorivnih štapova čuvanih u bazenima vode koji drže šipke hladnim, sprečavaju ih da uhvate vatru i blokiraju zračenje radioaktivnosti. Ali na drugoj planeti bi nam trebala svaka dostupna voda, znate, da bi sačuvali ljude u životu.

Dakle, potreban nam je još jedan način za hlađenje potrošenog radioaktivnog goriva. Moguće je da se iskorišćeno gorivo može čuvati u zaštićenim bačvama u lava-cevima ili na određenim dijelovima površine, jer su Mjesec i Mars toliko hladni, iako to uvodi rizik da bi neko slučajno se našao u blizini njih.

Upravo sada, sve što možemo da uradimo je da špekulišemo – koliko smo znali, NASA nema nikakav javno dostupan plan šta da radi sa potrošenim nuklearnim gorivom za vanzemaljske misije. To bi moglo biti zato što se prototip “Kilopower” samo dokazao ustvari izvodljiv. Ali, ne znajući šta je s onim otpadom iz njega, izgleda kao neobičan nadzor, pošto NASA planira da se vrati na Mjesec, a potom na Mars do početka 2030-ih godina.



A u slučaju da se pitate, ne, ne možete samo pucati nuklearni otpad u dubok Svemir ili na Sunce; NASA je studirala to još sedamdesetih i utvrdila da je to bila prilično strašna ideja. Nazad na tablu za raspisivanje.

Izvor: futurism.com