¿Qué pasaría si un kilo de antimateria colisionara con la misma cantidad de materia?

Tendría una enorme efervescencia, tal vez igual a la liberación de energía de una pequeña bomba nuclear (¿1 o 2 kilotones?), Pero no tan grande como la mayoría de la gente pensaría. La razón es que el contacto inicial de las superficies de los dos materiales crearía un gran viento de rayos gamma que volaría la mayor parte del resto de la materia y la antimateria antes de que pudieran interactuar.

Un problema similar dificulta la fabricación de una bomba de plutonio. Las fisión iniciales tienden a “desmantelar” la bomba antes de que la reacción en cadena alcance un alto nivel. La falla se llama “preignición”. Es por eso que creo que las primeras pruebas de Corea del Norte tuvieron rendimientos tan bajos.

Si pudiera “ensamblar” el material lo suficientemente rápido como para obtener la aniquilación completa, entonces la liberación de energía sería excelente. Prácticamente toda la energía de masa de 2 kg se convertiría en energía cinética (de rayos gamma, mesones pi y eventualmente electrones). Eso equivale a [matemáticas] E = 2mc ^ 2 [/ matemáticas]. Usando unidades mks, con m = 1 kg, eso se convierte en [matemáticas] 2 \ por 10 ^ {17} [/ matemáticas] julios. Una tonelada de TNT tiene la energía explosiva de un millón de calorías de alimentos (por definición, ¡increíblemente!), O 4.200 millones de julios. Entonces, el equivalente TNT de la explosión (si pudieras hacer que se complete) es 43 megatones de TNT.

Por cierto, eso es menos que la energía liberada por la prueba termonuclear Tsar Bomba de la Unión Soviética el 30 de octubre de 1961, que tenía un equivalente TNT de 57 megatones. Por lo tanto, no necesitamos nuevas tecnologías o la capacidad de fabricar grandes cantidades de antimateria para fabricar armas destructivas tan grandes.

Tanto los EE. UU. Como la SU pronto se dieron cuenta de que podían destruir mucho más al tener una gran cantidad de ojivas pequeñas (en lugar de una grande). Extiende la destrucción y lo harás más completamente. Entonces, mientras eliminamos las grandes ojivas, aumentamos simultáneamente la energía destructiva de lo que teníamos.

Ecuaciones y constantes: E = M * C ^ 2, 4.184 x 10 ^ 15 julios = 1 megatón, C = 299792458 metros por segundo, julio = kg * m ^ 2 / s ^ 2, M = 2 kg para este ejemplo.

Cálculos:
julios = 2 kg * 299792458 ^ 2 * m ^ 2 / s ^ 2 = 1.79751 × 10 ^ 17
megatones = 1.79751 × 10 ^ 17 / 4.184 x 10 ^ 15 = 42.96 megatones

Eso es un poco menos que el Zar Bomba a 50 megatones. Ese era un dispositivo bastante grande, y convirtió solo una pequeña fracción de su masa total en energía.

SIN EMBARGO, la redacción de su pregunta sugiere un escenario de colisión como dos trozos de 1 kg colisionando, un kg de materia y un kg de antimateria. No hay nada en su pregunta que me sugiera que esta colisión está ocurriendo rodeada de materia, por lo que veo esta colisión rodeada de vacío en el espacio. Entonces, mis cálculos anteriores no son válidos porque en el instante en que estas dos masas se tocan, habrá una explosión terrible en el punto exacto de contacto que rápidamente destruirá a las dos masas, limitando severamente la cantidad de materia que se convierte en energía, es decir, serían órdenes de magnitud inferior a 43 megatones.

Esto se conoce como el problema de “desmontaje”. Los diseñadores de todas las armas nucleares deben diseñar sus armas para que la máxima fisión / fusión ocurra antes de que la bomba se desmonte y las reacciones nucleares cesen en gran medida.

Los diseñadores de una bomba antimateria también enfrentarían el problema del desmontaje. Por lo tanto, rodearían por completo su kilogramo de antimateria con campos magnéticos de algún tipo que mantendrían la antimateria firmemente alejada de toda la materia ordinaria de la bomba, y sin duda colocarían una capa realmente protectora alrededor de los imanes y otra maquinaria de la bomba para asegúrese de que los imanes estén protegidos y funcionen correctamente hasta que la bomba se detonó INTENCIONALMENTE. La detonación se lograría disparando una bala no magnética hacia la antimateria, haciendo que la mayor parte se dispare desde donde golpeó la bala hacia los imanes circundantes y la cáscara de la bomba, completando así la aniquilación de 2 kg y obteniendo los 43 megatones.

La forma en que producirían un kg de antimateria y la retendrían durante la producción se me escapa por completo.

¡Aceptaré tu restricción! ahora [1 kg (antimateria) ——> <——- 1 kg (materia),]
—-> luego se aniquilan entre sí ——–> energía (radiación = fotones). Es decir, 2 kg se convierten en energía [E = MC ^ 2] = 2 kg x C ^ 2 = 6 X10 ^ 16 kg.m ^ 2 segundos ^ -2 =
6 X10 ^ 16 kg.m ^ 2.seg ^ -2
Pero 1 kg = 5.5 X10 ^ 19 eV / m ^ 2 seg ^ -2 —–> E = ~ 3.3 X10 ^ 30 MeV = 3.3X10 ^ 27 GeV
lo cual es una gran energía !! [puedes consultar el cálculo] !!

Esto debería dar como resultado una liberación casi perfecta de la energía contenida en 2 kg de materia.

E = mc2

La velocidad de la luz es de aprox. 300,000 metros por segundo

La energía liberada equivaldría a 2 x 300,000 julios al cuadrado = 180 mil millones de julios de energía.

La página web de Edward Muller tiene una calculadora que dice que se liberarían 42,96 megatones de energía, principalmente en forma de rayos gamma y neutrinos.

En otras palabras, sería un destello realmente brillante. Y luego, todo en un gran radio se volvería crujiente de repente.

[matemáticas] E = mc ^ 2 [/ matemáticas]. Con dos kilos de materia y antimateria en total, obtienes [matemática] E = 1.8 \ veces 10 ^ {17} ~ {\ rm J} [/ matemática] de energía, o el equivalente de una bomba termonuclear de 43 megatones.

Según recuerdo haciendo los cálculos en la universidad, una explosión de 5MT aniquila 5 g de masa. Con su consulta, 2 kilos de masa serán aniquilados. Eso es 400 veces más, o una explosión de 2,000 TM a las tasas que recuerdo. Ahora, gran parte de eso estará en partículas de energía tan alta que no interactuarán con la materia en la Tierra, pero seguramente sería una chispa tremenda.

Aquí hay una simulación de lo que sucedería si alguien en DC decidiera arrojar un kilo de antimateria: un círculo de 40 millas con casi todo el edificio aplanado; edificio dañado tan lejos como Wilmington, DE; lesiones graves en Frederick, MD, Fredricksburg VA y Baltimore, MD. Ventanas de Nueva York a Pittsburgh, PA a Durham, Carolina del Norte.

Simulador de efectos de detonación de alto rendimiento

Echando un vistazo a este sitio: Predicción inexacta de los efectos de las armas nucleares y posibles influencias adversas en la preparación para el terrorismo nuclear: ASUNTOS DE SEGURIDAD EN EL HOGAR y, sin duda, estirando los datos para todo lo que vale, obtenemos un círculo de más de 19 km o poco menos de 12 millas donde es probable que todos los edificios aplanarse, con el material lloviendo en un círculo de 25 millas.

Habría un gran boom de badda

en el punto de contacto, expulsando alrededor de 2 kilogramos de materia de alta velocidad en todas las direcciones.

1 kg de leptón + 1 kg de muón = bombardeo de Hiroshima