NEJLEPè═ JE ANTIHMOTA

VÜimn∞me si nynφ dalÜφch zp∙sob∙ uvol≥ovßnφ energie a vzßjemn∞ je porovnejme. Povφdali jsme si ji₧ o Üt∞penφ t∞₧k²ch jader, kde m∙₧eme vyu₧φt a₧ 0,1 % klidovΘ energie Üt∞penΘho jßdra, a o sluΦovßnφ lehk²ch jader, kterΘ je jeÜt∞ 7x v²hodn∞jÜφ. Tyto procesy probφhajφ v d∙sledku p∙sobenφ jadern²ch sil. Hovo°ili jsme vÜak takΘ o atomech a molekulßch. JakΘ zde jsou mo₧nosti pro uvol≥ovßnφ energie?
   Ka₧d² atom se sklßdß z kladn∞ nabitΘho jßdra a zßporn∞ nabitΘho elektronovΘho obalu. Zatφmco v jßd°e p∙sobφ mezi nukleony zejmΘna jadernΘ sφly, mezi elektrony a jßdrem jsou to sφly elektromagnetickΘ. StejnΘ sφly jsou zodpov∞dnΘ i za soudr₧nost molekul stabilnφch skupin atom∙.

SchΘma ho°enφ. Tento typ reakce vede v koneΦnΘm d∙sledku k v²rob∞ elektrickΘ energie v klasick²ch uheln²ch elektrßrnßch. Vyu₧itφ klidovΘ energie je 0,000 000 01 %. OpaΦnß reakce probφhß jako fotosyntΘza v ₧iv²ch rostlinßch a spot°ebovßvß se p°itom energie sluneΦnφho zß°enφ.

Podφvejme se z energetickΘho hlediska na znßmou reakci spalovßnφ, kterß probφhß nap°. v uheln²ch elektrßrnßch:
C + O₂ «CO₂+ teplo.
Je zjiÜt∞no, ₧e energie uvoln∞nß p°i vzniku 1 molekuly CO₂ z C a O₂ je 4,1 eV.
V jednotkßch u: 4,1/931,494.106 = 4,4.10^-9 u. Jakß Φßst klidovΘ energie C a O₂ se uvolnila? Klidovß hmotnost atomu uhlφku je 12 u, molekula kyslφku mß klidovou hmotnost p°ibli₧n∞ 2 krßt 16 u = 32 u (kyslφk mß v jßd°e 16 nukleon∙), dohromady mßme hodnotu
44 u. Uvoln∞nß Φßst klidovΘ energie je
4,4.10^-9u/44 u =10^-10!. Ho°enφm se tedy uvolnφ pouze 0,1 miliardtiny klidovΘ energie interagujφcφch atom∙. Jinak °eΦeno je v²t∞₧ek energie p°i spalovßnφ uhlφ nebo jin²ch fosilnφch paliv pouze 0,000 000 01 %.

Podobn² v²poΦet bychom mohli provΘst i pro jinΘ chemickΘ reakce, p°i nich₧ se uvol≥uje energie. Nap°. pro v²buÜnou reakci ho°enφ vodφku 2H₂ + O₂ «2H₂O bychom pro uvoln∞n² podφl klidovΘ energie vodφku a kyslφku dostali hodnotu 1,5. 10 na -10, tedy °ßdov∞ stejn² v²sledek jako pro reakci spalovßnφ.
Porovnejme si nynφ "·Φinnost" jednotliv²ch reakcφ:
v²t∞₧ek energie p°i chemick²ch reakcφch ~ 10^-10
v²t∞₧ek energie p°i jadernΘm Üt∞penφ ~ 10^-3
v²t∞₧ek energie p°i jadernΘ syntΘze ~ 10^-2
JadernΘ palivo je tedy p°ibli₧n∞ deset a₧ stomilionkrßt ôv²h°evn∞jÜφ" ne₧ chemickΘ palivo. P°φΦinou takovΘho rozdφlu je skuteΦnost, ₧e nukleony v jßd°e atomu jsou mnohem siln∞ji vßzßny jadern²mi silami ne₧ atomy v molekule silami elektromagnetick²mi.

Vid∞li jsme, ₧e jadernΘ Üt∞penφ a syntΘza jsou reakce opravdu efektivnφ. Ale nejvφce klidovΘ energie se uvol≥uje p°i tzv. anihilaci Φßstice s antiΦßsticφ. V roce 1928 britsk² fyzik P A. M. Dirac uve°ejnil teorii, ze kterΘ mimo jinΘ vypl²val p°ekvapujφcφ v²sledek: existence Φßstice se stejnou hmotnostφ jako elektron, ale s kladn²m elektrick²m nßbojem.

SchΘma anihilace - Φßstice elektron se svou antiΦßsticφ pozitronem. Setkß-li se Φßstice s antiΦßsticφ, dojde k anihilaci, p°i kterΘ se uvolnφ jejich klidovß energie a zm∞nφ se v p°φsluÜnΘ mno₧stvφ zß°enφ. Vyu₧itφ klidovΘ energie je a₧ 100%.

Tato Φßstice dostala nßzev pozitron (antiΦßstice
k elektronu) a v roce 1932 byla skuteΦn∞ objevena
v kosmickΘm zß°enφ. O dva roky pozd∞ji pak byl tento partner elektronu vyroben i um∞le v laboratornφch podmφnkßch. Z Diracovy teorie ale takΘ plyne, ₧e pokud elektron interaguje s pozitronem, dojde k jejich zßniku (anihilaci) a p°em∞n∞ na fotony elektromagnetickΘho zß°enφ.
   Pozd∞ji v²zkumy ukßzaly, ₧e existence antiΦßstice nenφ v²sadou jen elektronu, ale ₧e ka₧dß Φßstice mß svou antiΦßstici. Lßtku vytvo°enou z antiΦßstic naz²vßme antihmotou. Setkß-li se Φßstice s antiΦßsticφ, navzßjem zanikajφ za uvoln∞nφ p°φsluÜnΘho mno₧stvφ energie.
P°i procesu e⁺ + e^- «2 g se celß klidovß hmotnost pozitronu a elektronu zm∞nφ na 2 fotony zß°enφ gama. Vyu₧itφ klidovΘ energie je 100% !
   Proces anihilace hmoty a antihmoty se jevφ z hlediska efektivnosti jako ideßlnφ zdroj energie. "V²h°evnost" anihilaΦnφho paliva je 100 a₧ 1 000krßt v∞tÜφ ne₧ u jadernΘho paliva (Üt∞penφ, syntΘza). Na druhΘ stran∞ vÜak nemß anihilace elementßrnφch Φßstic jako zdroj energie praktick² v²znam, nebo¥ pro vytvo°enφ podmφnek, p°i kter²ch m∙₧e probφhat, je zapot°ebφ vynalo₧it daleko vφce energie, ne₧ se uvolnφ p°i anihilaci. Obrovskß energie je nutnß pro um∞lΘ zφskßnφ antiΦßstic.