V této úvodní kapitole se pokusíme nastínit některé metodologické aspekty stavby fyziky a jejího začlenění do kontextu ostatní přírodovědy a vědeckého poznání vůbec. Tyto metodologické poznámky mohou být zajímavé např. pro studenty a zájemce nefyzikálních profesí, kteří si chtějí udělat ucelený obraz o fyzikálních aspektech zkoumání přírody.
htm 43) [15.RNDr. sloužit pohonu mezihvězdných lodí (fotonové rakety*)
na rychlosti blízké rychlosti světla? Bohužel tomu tak není, resp.2008 12:13:46]
.10.. Při interakcích elementárních částic mezi nimi působí tři
základní druhy sil (fyzikálních polí) *):
■ Silné interakce mezi hadrony (mezony, baryony) mohou vyvolávat jednak rozptyl, jednak jaderné
reakce, při vysokých energiích pak procesy vzniku nových částic antičástic, jako jsou π-
mezony, nukleony, hyperony jejich kombinace.
s termonukleární reakcí, která probíhala ohnisku velkého polokulového parabolického zrcadla, které by
odráželo vznikající fotony kolimovalo směrem "dozadu".
Při vyzáření tato hybnost předává zdroji opačném směru, přičemž předaná hybnost jednotku času udává
působící sílu "tahu". Výrazně projevují neutronů (vzhledem jejich rozpadu beta),
neutrin (interakce neutrin nukleony viz popis neutrinových experimentů §1.: →
µ− ν'µ Následuje rozpad mionů, např. důsledkem zákona zachování hybnosti, neboli zákona akce a
reakce: elektromagnetické záření tok hybnosti, který klasické elektrodynamice popsán Poyntingovým vektorem a
z kvantového hlediska dán hybností fotonů (každý foton vlnění frekvenci energii E=h.
V hypotetickém "anihilačním reaktoru" budoucnosti tedy muselo být dosaženo nejen účinné energetické
využití tvrdého záření ale uzavření protonového, pionového, mionového elektronového (+
antičásticového) vysokoenergetického "plasmatu" tak, aby sekundární částice mohly spolu účinně anihilovat. vytvoření většího množství antihmoty, stejně jako složitějších antiatomů, není
zatím žádná naděje blízké budoucnosti.f hybnost p=h.. problém mnohem složitější, vyskytují překážky
nejen technického, ale principiálního fyzikálního charakteru.c2.
■ Elektromagnetické interakce nabitých částic způsobují Coulombovský rozptyl, radiační procesy jako
http://astronuklfyzika.3).: Místo "fotonová raketa" možno použít názvu "kvantová raketa", neboť požadovaný efekt vzniká nejen
emisí fotonů, ale jiných kvant-částic nesoucích hybnost.cz/JadRadFyzika5. Aby tento "raketový efekt" byl znatelný, třeba neobyčejně vysoký tok záření, který není
dosažitelný stávajícími technickými prostředky.
Antihmota možný zdroj energie?
V populárně-naučné sci-fi literatuře často uvádí, při anihilaci hmoty antihmotou dochází 100-%
přeměně hmoty energii, souladu Einsteinovým vztahem m. Jak bylo již výše nastíněno, záření vznikající při
anihilační nebo termonukleární reakci není světelné, ale vysokoenergetické korpuskulární záření, pro které neplatí
zákon odrazu; zrcadlo žádného známého materiálu toto záření neodráželo, ale převážně absorbovalo, což vedlo
k jeho tepelnému zničení.2) a
vysokoenergetických procesů, kde vznikají mezony hyperony další částice rozpadající v
důsledku slabé interakce. Vojtěch Ullmann: Jaderná radiační fyzika.
Pozn. 1.
Interakce elementárních částic obecné vlastnosti
Pod interakcemi elementárních částic rozumíme procesy při vzájemných srážkách dvou částic
nebo srážkách částice atomovým jádrem (zde problematika částečně prolíná jadernými
reakcemi rozebíranými výše §1. Pro fotony však nejpříznivější poměr (předaná
hybnost→tah)/(potřebná emitovaná hmotnost energie). p'+p→2π++2π−+πο pak rozpadají miony neutrina, např.
■ Slabé interakce, projevující leptonů, mezonů baryonů, při srážkách většiny druhů částic
uplatňují jen poměrně okrajově.f/c).5 Elementární částice
Kromě produkce vlastních antiatomů dalším krajně obtížným problémem jejich izolace od
okolní hmoty (snad daly určitou dobu udržet magnetickém poli), aby zabránilo
okamžité anihilaci.. vůbec není možné využít energii
odnášenou neutriny. Není však světlo, ale tvrdé záření gama, které zrcadlem fotonové rakety neodráželo,
ale pohlcovalo. ν'e+ νe+ ν'µ teprve potom by
mohla nastávat anihilace elektronů pozitrony (všechny tyto interakce jsou podrobněji rozebírány níže). projektu fotonové rakety počítá anihilační reakcí, popř.
*) Fotonová raketa
Kolimovaný zdroj elektromagnetického záření vykazuje efekt "raketového tahu" (je obrácený efekt světelnému
tlaku, který poprve pozoroval již Lebeděv).
Při anihilaci elektronu pozitronem skutečně veškerá klidová hmotnost obou částic mění elektromagnetické záření:
e+ 2γ. Mohla tedy vzdálené budoucnosti
být antihmota nevyčerpatelným zdrojem energie, popř. Při anihilaci protonů neutronů antiprotony antineutrony však nevzniká elektromagnetické
záření (aspoň přímo), nýbrž π-mezony, např. Zatím
není znám žádný fyzikální mechanismus, který umožňoval
