Le vaisseau spatial Enterprise, familier aux fans de la série "Star Trek", est censé utiliser une technologie incroyable appelée entraînement de chaîne, une source d'énergie sophistiquée qui a à cœur l'antimatière. L'antimatière produit censément toute l'énergie dont l'équipage du navire a besoin pour se frayer un chemin à travers la galaxie et vivre des aventures. Naturellement, une telle centrale est le œuvre de science-fiction.
Cependant, il semble si utile que les gens se demandent souvent si un concept impliquant l'antimatière pourrait être utilisé pour alimenter un vaisseau spatial interstellaire. Il s'avère que la science est assez solide, mais certains obstacles empêchent définitivement de faire d'une telle source d'énergie de rêve une réalité utilisable.
Qu'est-ce que l'antimatière?
La source du pouvoir de l'Entreprise est une simple réaction prédite par la physique. La matière est la «substance» des étoiles, des planètes et de nous. Il est composé d'électrons, de protons et de neutrons.
L'antimatière est l'opposé de la matière, une sorte de matière «miroir». Il est composé de particules qui sont, individuellement, des antiparticules des différents éléments constitutifs de matière, comme les positrons (antiparticules d'électrons) et les antiprotons (antiparticules de protons). Ces antiparticules sont identiques à bien des égards à leurs homologues de la matière régulière, sauf qu'elles ont la charge opposée. S'ils pouvaient être réunis avec des particules de matière régulières dans une sorte de chambre, le résultat serait une libération géante d'énergie. Cette énergie pourrait théoriquement alimenter un vaisseau spatial.
Comment l'antimatière est-elle créée?
La nature crée des antiparticules, mais pas en grande quantité. Les antiparticules sont créées dans des processus naturels ainsi que par des moyens expérimentaux tels que dans les accélérateurs de grosses particules lors de collisions à haute énergie. Des travaux récents ont montré que l'antimatière est créée naturellement au-dessus des nuages de tempête, le premier moyen par lequel elle est produite naturellement sur Terre et dans son atmosphère.
Sinon, il faut des quantités massives de chaleur et d'énergie pour créer de l'antimatière, comme pendant supernovae ou à l'intérieur étoiles de la séquence principale, comme le soleil. Nous sommes loin de pouvoir imiter ces types massifs de plantes de fusion.
Comment les centrales électriques anti-matière pourraient fonctionner
En théorie, la matière et son équivalent d'antimatière sont réunis et immédiatement, comme son nom l'indique, s'annihilent mutuellement, libérant de l'énergie. Comment une telle centrale serait-elle structurée?
Tout d'abord, il faudrait le construire très soigneusement en raison des énormes quantités d'énergie impliquées. L'antimatière serait contenue séparément de la matière normale par des champs magnétiques afin qu'aucune réaction non intentionnelle n'ait lieu. L'énergie serait alors extraite de la même manière que les réacteurs nucléaires captent l'énergie thermique et lumineuse dépensée des réactions de fission.
Les réacteurs matière-antimatière seraient des ordres de grandeur plus efficaces pour produire de l'énergie que la fusion, le deuxième meilleur mécanisme de réaction. Cependant, il n'est toujours pas possible de capturer complètement l'énergie libérée d'un événement matière-antimatière. Une grande partie de la production est emportée par les neutrinos, des particules presque sans masse qui interagissent faiblement avec la matière qu'ils sont presque impossibles à capturer, au moins dans le but d'extraire énergie.
Problèmes avec la technologie antimatière
Les préoccupations concernant la capture d'énergie ne sont pas aussi importantes que la tâche d'obtenir suffisamment d'antimatière pour faire le travail. Premièrement, nous devons avoir suffisamment d'antimatière. C'est la principale difficulté: obtenir une quantité importante d'antimatière pour alimenter un réacteur. Alors que les scientifiques ont créé de petites quantités d'antimatière, allant des positrons, des antiprotons, des anti-hydrogène atomes, et même quelques atomes d'anti-hélium, ils n'ont pas été en quantités suffisamment importantes pour alimenter une grande partie de n'importe quoi.
Si les ingénieurs devaient rassembler toute l'antimatière jamais créée artificiellement, une fois combinés avec de la matière normale, il suffirait à peine d’allumer une ampoule standard pendant plus de quelques minutes.
De plus, le coût serait incroyablement élevé. Les accélérateurs de particules coûtent cher à exécuter, même pour produire une petite quantité d'antimatière lors de leurs collisions. Dans le meilleur des cas, il en coûterait de l'ordre de 25 milliards de dollars pour produire un gramme de positrons. Des chercheurs du CERN soulignent qu'il faudrait 100 milliards de dollars et 100 milliards d'années de fonctionnement de leur accélérateur pour produire un seul gramme d'antimatière.
De toute évidence, au moins avec la technologie actuellement disponible, la fabrication régulière d'antimatière ne semble pas prometteuse, ce qui met les vaisseaux spatiaux hors de portée pendant un certain temps. Cependant, la NASA cherche des moyens de capturer l'antimatière créée naturellement, ce qui pourrait être un moyen prometteur d'alimenter des vaisseaux spatiaux lors de leur voyage à travers la galaxie.
Recherche d'antimatière
Où les scientifiques chercheraient-ils suffisamment d'antimatière pour faire l'affaire? le Van Allenradiation les ceintures - régions en forme de beignet de particules chargées qui entourent la Terre - contiennent des quantités importantes d'antiparticules. Ceux-ci sont créés lorsque des particules chargées de très haute énergie du soleil interagissent avec le champ magnétique terrestre. Il pourrait donc être possible de capturer cette antimatière et de la conserver dans des "bouteilles" de champ magnétique jusqu'à ce qu'un navire puisse l'utiliser pour la propulsion.
De plus, avec la récente découverte de la création d'antimatière au-dessus des nuages de tempête, il pourrait être possible de capturer certaines de ces particules pour notre usage. Cependant, parce que les réactions se produisent dans notre atmosphère, l'antimatière interagira inévitablement avec la matière normale et s'anéantira, probablement avant que nous ayons une chance de la capturer.
Donc, même si cela coûterait encore assez cher et que les techniques de capture resteraient à l'étude, il pourrait être possible un jour pour développer une technologie qui pourrait collecter l'antimatière de l'espace qui nous entoure à un coût inférieur à la création artificielle sur Terre.
L'avenir des réacteurs à antimatière
À mesure que la technologie progresse et que nous commençons à mieux comprendre comment l'antimatière est créée, les scientifiques peuvent commencer à développer des moyens de capturer les particules insaisissables qui sont naturellement créées. Il n'est donc pas impossible d'avoir un jour des sources d'énergie comme celles décrites dans la science-fiction.
-Modifié et mis à jour par Carolyn Collins Petersen