Dapatkah Teknologi Reaktor Materi-Antimateri Bekerja?

Enterprise kapal luar angkasa, akrab bagi penggemar seri "Star Trek", seharusnya menggunakan teknologi luar biasa yang disebut warp drive, sumber daya canggih yang memiliki antimateri di jantungnya. Antimateri seharusnya menghasilkan semua energi yang dibutuhkan awak kapal untuk membelok di sekitar galaksi dan bertualang. Tentu, pembangkit listrik tersebut adalah karya fiksi ilmiah.

Namun, tampaknya sangat berguna sehingga orang sering bertanya-tanya apakah konsep yang melibatkan antimateri dapat digunakan untuk menggerakkan pesawat antariksa antarbintang. Ternyata sains cukup masuk akal, tetapi beberapa rintangan pasti menghalangi cara menjadikan sumber daya mimpi seperti itu menjadi kenyataan yang dapat digunakan.

Sumber kekuatan Enterprise adalah reaksi sederhana yang diprediksi oleh fisika. Materi adalah "barang" dari bintang, planet, dan kita. Itu terdiri dari elektron, proton, dan neutron.

Antimateri adalah kebalikan dari materi, semacam materi "cermin". Ini terdiri dari partikel yang, secara individual, antipartikel dari berbagai blok bangunan

Alam memang menciptakan antipartikel, hanya saja tidak dalam jumlah besar. Antipartikel dibuat dalam proses yang terjadi secara alami serta melalui cara eksperimental seperti akselerator partikel besar dalam tabrakan energi tinggi. Karya terbaru telah menemukan bahwa antimateri dibuat secara alami di atas awan badai, cara pertama yang dengannya ia diproduksi secara alami di Bumi dan di atmosfernya.

Jika tidak, diperlukan sejumlah besar panas dan energi untuk membuat antimateri, seperti selama supernova atau di dalam bintang urutan utama, seperti matahari. Kami sama sekali tidak mampu meniru jenis-jenis besar tanaman fusi.

Secara teori, materi dan padanan antimaterinya disatukan dan segera, seperti namanya, saling memusnahkan, melepaskan energi. Bagaimana pembangkit listrik seperti itu akan disusun?

Pertama, itu harus dibangun dengan sangat hati-hati karena besarnya jumlah energi yang terlibat. Antimateri akan terkandung terpisah dari materi normal oleh medan magnet sehingga tidak ada reaksi yang tidak diinginkan terjadi. Energi kemudian akan diekstraksi dengan cara yang sama seperti reaktor nuklir menangkap panas yang dikeluarkan dan energi cahaya dari reaksi fisi.

Reaktor materi-antimateri akan menjadi urutan besarnya lebih efisien dalam menghasilkan energi daripada fusi, mekanisme reaksi terbaik berikutnya. Namun, masih tidak mungkin untuk sepenuhnya menangkap energi yang dilepaskan dari peristiwa antimateri materi. Sejumlah besar output terbawa oleh neutrino, partikel hampir tak bermassa yang berinteraksi demikian lemah dengan materi yang hampir tidak mungkin ditangkap, setidaknya untuk tujuan penggalian energi.

Kekhawatiran tentang menangkap energi tidak sepenting tugas mendapatkan antimateri yang cukup untuk melakukan pekerjaan itu. Pertama, kita perlu memiliki antimateri yang cukup. Itulah kesulitan utama: mendapatkan sejumlah besar antimateri untuk mempertahankan reaktor. Sementara para ilmuwan telah menciptakan sejumlah kecil antimateri, mulai dari positron, antiproton, anti-hidrogen atom, dan bahkan beberapa atom anti-helium, mereka belum dalam jumlah yang cukup signifikan apa pun.

Jika insinyur mengumpulkan semua antimateri yang pernah dibuat secara buatan, saat digabungkan dengan materi normal, hampir tidak cukup untuk menyalakan bola lampu standar untuk lebih dari beberapa menit.

Selain itu, biayanya akan sangat tinggi. Akselerator partikel mahal untuk dijalankan, bahkan untuk menghasilkan sejumlah kecil antimateri dalam tabrakan mereka. Dalam skenario kasus terbaik, biayanya sebesar $ 25 miliar untuk menghasilkan satu gram positron. Para peneliti di CERN menunjukkan bahwa dibutuhkan $ 100 kuadriliun dan 100 miliar tahun untuk menjalankan akselerator mereka untuk menghasilkan satu gram antimateri tunggal.

Jelas, setidaknya dengan teknologi yang tersedia saat ini, pembuatan antimateri reguler tidak terlihat menjanjikan, yang membuat kapal luar angkasa tidak terjangkau untuk sementara waktu. Namun, NASA sedang mencari cara untuk menangkap antimateri yang diciptakan secara alami, yang bisa menjadi cara yang menjanjikan untuk menggerakkan pesawat ruang angkasa saat mereka melakukan perjalanan melalui galaksi.

Di mana para ilmuwan akan mencari antimateri yang cukup untuk melakukan trik? Itu Van Allenradiasi sabuk — daerah berbentuk donat dari partikel bermuatan yang mengelilingi Bumi — mengandung antipartikel dalam jumlah besar. Ini diciptakan sebagai partikel bermuatan energi sangat tinggi dari matahari yang berinteraksi dengan medan magnet Bumi. Jadi dimungkinkan untuk menangkap antimateri ini dan menyimpannya dalam "botol" medan magnet sampai kapal bisa menggunakannya untuk tenaga penggerak.

Juga, dengan penemuan baru-baru ini tentang penciptaan antimateri di atas awan badai, dimungkinkan untuk menangkap beberapa partikel ini untuk penggunaan kita. Namun, karena reaksi terjadi di atmosfer kita, antimateri pasti akan berinteraksi dengan materi normal dan memusnahkan, kemungkinan sebelum kita punya kesempatan untuk menangkapnya.

Jadi, sementara itu masih cukup mahal dan teknik untuk menangkapnya masih dipelajari, mungkin saja suatu hari nanti untuk mengembangkan teknologi yang dapat mengumpulkan antimateri dari ruang di sekitar kita dengan biaya lebih murah dari pada penciptaan buatan Bumi.

Seiring kemajuan teknologi dan kami mulai memahami dengan lebih baik bagaimana antimateri dibuat, para ilmuwan dapat mulai mengembangkan cara menangkap partikel yang sulit dipahami yang secara alami diciptakan. Jadi, bukan tidak mungkin suatu hari kita bisa memiliki sumber energi seperti yang digambarkan dalam fiksi ilmiah.

-Ditedit dan diperbarui oleh Carolyn Collins Petersen