Извлечение антивещества из вакуума поможет межзвёздным кораблям

Самые совершенные космические аппараты способны путешествовать по космосу со скоростью чуть более 200 километров в секунду. С такими темпами добраться до ближайшей звезды они смогут лишь за 6 450 лет. Теоретически выходом из проблемы могло бы стать использование самого энергоёмкого из известных человечеству энергоносителей — антиматерии. Именно её и предполагается использовать в «Межзвёздной исследовательской ракетной системе на основе получения антиматерии из вакуума» (Vacuum to Antimatter-Rocket Interstellar Explorer System, VARIES) в рамках проекта Icarus Interstellar.

Проблема заключается в том, что во всём мире за год вырабатывается всего 10 нанограммов антивещества (антиматерия получается как побочный продукт работы крупных ускорителей). Хотя создание ловушек для удержания антивещества идёт весьма успешно: в 2010 году физикам впервые удалось кратковременно поймать атомы антивещества в ловушке Пеннинга, встроенной внутрь ловушки Иоффе — Питчарда. В общей сложности было поймано 38 атомов, которые удерживались 172 миллисекунд. Уже в мае 2011 года результаты удалось значительно улучшить, захватив 309 антипротонов, которые удерживались 1 000 секунд.

Несмотря на проблемы с производством антивещества, надежда на использование такого вида топлива для межзвёздного корабля остается. Около полувека назад Дж. С. Швингередь предсказал рождение электрон-позитронных пар непосредственно из вакуума. Это происходит при достижении определённой плотности электрического поля и наступлении так называемой швингеровской.

В отличие от теоретического вакуума — абсолютной пустоты, — реальный вакуум пуст лишь условно. В нём всегда смогут существовать виртуальные частицы, в том числе заряженные частицы в паре со своей античастицей. Такая пара может существовать лишь исчезающе короткое время, в пределах квантовой неопределённости. Но если на вакуум воздействует внешнее поле, то за счёт его энергии возможно рождение реальных пар частиц — античастиц. При их аннигиляции может выделяться существенное количество энергии, предположительно, не превосходящее энергию, затраченную на приложение внешнего поля к вакууму. Именно этот процесс разработчики концепции VARIES и называют Vacuum to Antimatter (получение антиматерии из вакуума).

Для достижения такой интенсивности нужны относительно мощные аттосекундные (одна квинтиллионная доля секунды) лазерные импульсы, близкие по своим параметрам к тем, что мы имеем сегодня. Авторы исследования, таким образом, полагают, что достижение швингеровской интенсивности — вопрос ближайших лет.

Реализация проекта столкнётся со множеством технических трудностей, но все же это первая теоретически здравая инициатива такого рода, не имеющая принципиально непреодолимых проблем, отмечает «Компьютерра–Онлайн».