¿Es cierto que se puede crear una estrella de neutrones realmente pequeña y utilizarla como fuente de energía alternativa?

Fácilmente podría estar equivocado, tal vez hay un mecanismo que no entiendo, pero no creo que funcione. Esto suena como una forma de fisión nuclear que se ha vuelto loca.

El proceso de formación del material de la estrella de neutrones sería similar a los reactores de fusión nuclear en los que estamos trabajando actualmente, pero requeriría mucha más energía y tecnología mucho más avanzada.

Por ejemplo, este es un reactor estelarizador:

Y este es un dispositivo competitivo llamado tokamak:

* Imágenes cortesía de Business Insider

Utilizan los campos magnéticos más fuertes que sabemos generar para contener y comprimir un plasma de isótopos pesados ​​de hidrógeno (deuterio y tritio) y, a veces, litio. El plasma debe calentarse a más de 100 millones de grados Celsius para iniciar la fusión nuclear. Esa es la única forma de crear colisiones suficientes para que los átomos de hidrógeno comiencen a combinarse en helio y liberen energía.

Si y cuando logramos hacer esto, tendremos una fuente de energía extremadamente eficiente que es segura, limpia y casi imborrable. Sin embargo, a pesar de décadas de investigación y miles de millones de dólares gastados, todavía tenemos que hacer un reactor de fusión que produzca más energía de la que consume. Además, en general, las reacciones que se han producido solo se mantienen una fracción de segundo.

Para fusionar los núcleos en una estrella de mini-neutrones (o viceversa, un núcleo atómico gigantesco), necesitaríamos algo de órdenes de magnitud más allá de un tokamak o estellarador. Considere que el tipo de fusión que puede tener lugar en uno de estos dispositivos ya ocurre en algo tan pequeño como una enana marrón, un objeto estelar tan pequeño como uno por ciento de la masa del Sol. Una enana marrón no puede fusionar hidrógeno normal como el Sol, pero fusiona sus pequeñas cantidades de deuterio como un estellador o tokamak.

Por otro lado, una estrella de neutrones requiere que el núcleo colapsante de la estrella de origen sea al menos 1,4 veces más masivo que el Sol, con la estrella original al menos ocho veces la masa del Sol. Esa es mucha más fuerza gravitacional.

Digamos que son siglos o milenios en el futuro y hemos logrado consolidar la energía y producir los campos que necesitamos para crear una mini estrella de neutrones. Si se deja solo, la masa de neutrones será inestable e inmediatamente sufrirá una fisión completa, un proceso similar a la detonación de uranio y plutonio en las bombas atómicas de la Segunda Guerra Mundial. Si podemos controlar la liberación (por ejemplo, al contenerla con un láser), será más similar a nuestros reactores de fisión nuclear actuales.

Excepto, la cantidad de energía liberada de una fisión de estrella de neutrones de un centímetro de diámetro sería enorme. Usando las cifras ya tan amablemente calculadas para mí aquí, sería aproximadamente 1.5 x 10 ^ {26} J, o el equivalente de aproximadamente dos billones de bombas atómicas de Hiroshima o Nagasaki. También es probable que produzca todo tipo de radiación desagradable de neutrinos y radiación ionizante de neutrones, alfa y gamma.

El problema fundamental es que solo liberaría la energía que se le pone en primer lugar. Primero, lo fusionamos (recuerde, la discusión sobre el tokamak y el stellarator). Entonces se fisura. No habría producción neta de energía.

Sin embargo, si usáramos alguna otra fuente de energía para hacer la mini estrella de neutrones en la Tierra o cerca del Sol, entonces tendríamos un combustible extremadamente compacto para alimentar una nave espacial. Suponiendo que pudiéramos controlar la liberación de energía, probablemente podríamos viajar cerca de la velocidad de la luz e ir prácticamente a cualquier lugar que quisiéramos. Pero, otro problema que encontraríamos es que la fuente de energía de un centímetro de diámetro tendría una masa de aproximadamente 50 millones de toneladas.

TL; DR

Con una tecnología muy superior a la nuestra, podría formar un combustible extraordinariamente enérgico y compacto análogo a los reactores nucleares actuales (con altos niveles de radiación incluidos), pero se necesitaría más energía para producirlo de lo que liberaba. Podría ser un combustible pero no una fuente de energía.

Su estrella de neutrones realmente pequeña explotaría, llevándose consigo una gran parte de la Tierra.

Un agujero negro de ese tamaño tendría una masa mayor que la Tierra.

No explotaría, pero caería inmediatamente a través de la Tierra, absorbiendo materia, emitiendo grandes cantidades de radiación y acelerando la materia circundante a casi la velocidad de la luz, causando grandes terremotos. El proceso continuaría hasta que la Tierra colapsase alrededor del agujero negro, lo que continuaría absorbiendo materia y emitiendo energía hasta que la Tierra desapareciera.

Vea la respuesta de Edward Cherlin a ¿Qué pasaría con la Tierra si un pequeño agujero negro (del tamaño de una pelota de béisbol) chocara con él?

Si estuviera en órbita alrededor de la Tierra, desestabilizaría la órbita de la Luna y aumentaría radicalmente las mareas en la Tierra, tanto las mareas oceánicas como las mareas rocosas, lo que provocaría terremotos masivos y erupciones volcánicas.

Si ubicamos el agujero negro en una órbita estable en el punto L4 o L5, 1 UA por delante de la Tierra en su órbita, o la misma distancia detrás, en principio podríamos hablar de extraer energía de su campo gravitacional y transmitirla de nuevo a Tierra. La tecnología actual es totalmente inadecuada para cualquiera de las partes de este proceso.

Probablemente estés pensando en un kugelblitz, o un agujero negro artificial hecho de energía altamente colimada.

Si pones suficiente energía / masa dentro de un volumen más pequeño que el radio de Schwartzchild de esa masa / energía, debería convertirse en un agujero negro.

Luego, solo tiene que alimentarlo lo suficientemente rápido como para evitar que se evapore, y puede convertir la masa en reposo en energía utilizando la radiación de Hawking.

No. No creo que un objeto tan pequeño sea estable como la materia neutrónica.

Un agujero negro puede ser útil, pero no hay tecnología conocida que pueda crear uno.