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Gewinnung von Antimaterie

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  • Gewinnung von Antimaterie

    Antimaterie oder besser gesagt Antideuterium ist das Erdöl des ST-Universums.

    Obwohl man sie in fast jeden warpfähigen Schiff findet, wird über deren Massenproduktion nie etwas gesagt, aber bei den Flottengrößen muss es sie geben.

    Was wissen wir sicher?

    1. Deuterium ist ein Isotop des Wasserstoffs. Wenn wir also an Deuterium ranwollen brauchen wir zuerst Wasserstoff als Rohmaterial. Praktischerweise ist es kein Problem Wasserstoff zu finden, da er in mehr als ein einer Hinsicht ein Grundstoff ist.

    Deuterium wird heutzutage durch einen Prozess der Anreicherung gewonnen. An die Isotope des Wasserstoffs kommt man leicher ran als an die von Uran.

    2. Antimaterie ist Materie mit entgegengesetzter Ladung ("Aniteilchen"), die in der Natur nur in zu vernachlässigenden Mengen vorkommt.

    3. Die Föderation beherrscht die Technologie der Ladungsumkehr, welche normale Materie quasi "umpolt", aber viel Energie frisst.

    Meine Frage sind:

    Wie gewinnt die VFP (oder eine der anderern Mächte) ihre Unmengen von Antimaterie? Die Erzeugung dieses Stoffes ist nämlich immer mit einem hohen Energieaufwand verbunden. Laut den aktuellen Aussagen der Physiker wird bei der Erzeugung von Antimaterie auch immer mindestens so viel Energie verbraucht, wie sie in der Lage wäre zu liefern. Das macht deren Nutzen fragwürdig.

    Könnte man durch die Technik der Ladungsumkehr nicht die Reichweite eines Schiffes nahezu unbegrenzt ausdehnen (siehe meine Gewinnungstheorie)?

    Meine Gewinnungstheorie:

    Ein Gasriese, welcher ja bekanntermaßen große Mengen von Wasserstoff in sich birgt, wird als eine Art Mine eingesetzt. Ich stelle mir eine Station vor, welche sich vom Gasriesen Wasserstoff in rauen Mengen hohlt (Traktorstrahl, Transporter, Sammlungsschiffe...). Vom Wasserstoff besorgt man sich dann das Deuterium, welches man dann durch Ladungsumkehr in Antideuterium umwandelt. Die Station erhält ihre Energie über Fusionsreaktoren, die ihrereseits natürlich wieder Wasserstoff (als Grundstoff) benötigen benötigen. Am Ende ist der Verbrauch von Wasserstoff natürlich hoch, aber die Station erzeugt einen Überschuss von Antimaterie, den sie dann ihrerseits in Schiffe "abfüllen" kann, da ihr Eigenbedarf ja gedeckt ist.

    Bei Schiffen stelle ich mir das ähnlich vor:

    -das Schiff ist knapp mit Antimaterie
    -es steuert einen Gasriesen oder Nebel an und sammelt Wasserstoff
    -die Fusionsreaktoren laufen auf Hochtouren, während man durch Ladungsumkehr den Haupttank wieder auffüllt
    -das dauert natürlich eine Weile, aber so könnte man die Reichweite doch massiv ausdehnen

    Was haltet Ihr von meinen Überlegungen (ich kenne mich in der Physik nicht besonders aus), bzw. was sind Eure Gedanken zu der Gewinnung von Antimaterie im ST-Universum?
    "All dies könnte bloß eine aufwändige Simulation sein,
    die in einem kleinen Gerät auf jemandes Tisch läuft."
    (Jean-Luc Picard über das Wesen der Wirklichkeit)

  • #2
    Also die Sache mit der Ladungsumkehr ist mir so nicht klar...so einfach sollte das physikalisch nicht funktionieren, man kann nicht einfach aus Materie Antimaterie machen. Ich denke mal man wird die Antiprotonen und Antineutronen in iBeschleunigeranlagen erzeugen, beide irgendwie zu Antideuterium verschmelzen und dieses dann speichern und gegebenenfalls auf ein Schiff transferieren. Das es solche Stationen im All gibt wo so eine Produktionskette aufgebaut ist mag sein, denke ich aber nicht, dafür sind die Dimensionen solcher Anlagen (heutzutage) zu groß...wer weiß, in 300 Jahren sind die da sicher schon weiter und auf Schiffen wäre sowas sicher sinnvoll!
    "Also wahrscheinlich werde ich heute abend defnitiv nicht zurückschreiben können..."
    "Da werd' ich vielleicht wahrscheinlich ganz sicher möglicherweise definitiv mit klarkommen."

    Member der NO-Connection!!

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    • #3
      Die benötigten Wasserstoffe bezieht ein Raumschiff mithilfe der Bussardkollektoren am "Bug" der Warpgondeln.
      Es gibt Antimateriegeneratoren und -tanks.
      Wie die Generatoren funktionieren ist afaik unbekannt. Es könnten aber Partikelbeschleuniger sein.

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      • #4
        Zitat von EA-Loyalist Beitrag anzeigen
        Laut den aktuellen Aussagen der Physiker wird bei der Erzeugung von Antimaterie auch immer mindestens so viel Energie verbraucht, wie sie in der Lage wäre zu liefern. Das macht deren Nutzen fragwürdig.
        Nur wenn du sie als Öl oder Benzin ansiehst und nicht als Akku. EIn Fusionsreaktor auf Basis heutiger Forschung erzeugt "nur" aus max. 1,2 % (wenn ich mich recht erinnere) der Masse des Deuteriums Energie. Bei Antimaterie/Materie sind es 100%. Sprich bei selber Tankgröße kann man bei Antimaterie/Materie das 83 fache an Energie mitführen als bei Deuterium/Wasserstoff. Da lohnt sich dann selbst ein Beschleuniger, der das 10 fache an Energie verbraucht.
        You should have known the price of evil -And it hurts to know that you belong here - No one to call, everybody to fear
        Your tragic fate is looking so clear - It's your fuckin' nightmare

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        • #5
          Zitat von notschefix Beitrag anzeigen
          Also die Sache mit der Ladungsumkehr ist mir so nicht klar...so einfach sollte das physikalisch nicht funktionieren, man kann nicht einfach aus Materie Antimaterie machen.
          Ja, das stimmt. Die direkte, einfache Umwandlung würde sowohl die Ladungserhaltung als auch die Baryonzahlerhaltung verletzen.
          Die einfachste Reaktion zur Erzeugung von Antiprotonen ist der Beschuss eines ruhenden Protons mit einem weiteren Proton
          p + p -> p + p + p + anti-p
          wobei man eine Strahlenergie von 7 Protonruhemassen (= 7 GeV) benötigt.

          Ich denke mal man wird die Antiprotonen und Antineutronen in iBeschleunigeranlagen erzeugen, beide irgendwie zu Antideuterium verschmelzen und dieses dann speichern und gegebenenfalls auf ein Schiff transferieren. Das es solche Stationen im All gibt wo so eine Produktionskette aufgebaut ist mag sein, denke ich aber nicht, dafür sind die Dimensionen solcher Anlagen (heutzutage) zu groß...wer weiß, in 300 Jahren sind die da sicher schon weiter und auf Schiffen wäre sowas sicher sinnvoll!
          Im TM der Enterprise D steht, dass die Ladungsumkehrer auf dem Schiff nur für den Notfall da sind und sonst die Antideuteronen in speziellen Anlagen unter Verwendung von Teilchenstrahlen hergestellt werden.
          Wurde in den Serien jemals so ein Auftankvorgang gezeigt? Ich kann mich da nicht erinnern...
          ---- What does God need with a starship? - Jim, what are you doing? - I'm asking a question!
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          • #6
            BTW: Diese Frage ist schon so alt wie dieses Forum

            http://www.scifi-forum.de/science-fi...schleppen.html

            http://www.scifi-forum.de/science-fi...ht=Antimaterie

            http://www.scifi-forum.de/science-fi...ht=Antimaterie

            http://www.scifi-forum.de/science-fi...ht=Antimaterie


            Also wie die Föderation Antimaterie in industriellem Maßstab herstellt, ist nicht bekannt.

            Auf Raumschiffen gibt es ein Gerät namens QLUG (Quantenladungsumkehrgerät), welches aus 10 Atomen Deuterium ein Atom Antideuterium gewinnt.
            Damit hat man eine Effiziens von 11,1%... was aber immer noch 1000 mal besser als Kernfusion ist!

            -> http://www.scifi-forum.de/science-fi...ml#post1628942

            (da hatten wir die Diskussion auch schonmal)

            Ansonsten zitiere ich nochmal das TNG:TM

            Zitat von TNG:TM Seite 83/84"

            ihre Ladungsumkehrung und die Sammlung der umgekehrten Materie zur Lagerung in den nahegelegenen Antimateriekapseln benötigt wird.
            Die Technologie die das QLUG erschaffen hat, ähnelt derjenigen, die den Transporten, SIF, TDF und anderen Geräten, die mit Materie auf der Quantenebene umgehen, zugrunde liegt. Der Umwandlungsprozeß fängt mit dem Einlaß der normalen Materie an, die in Kleinstströme von nicht mehr als 0,00003 cm Durchmesser verengt wird. Diese Ströme werden unter Druck in das QLUG geleitet, wobei die Magnetisierung aufgehoben wird. Dort werden sie gruppenweise bis auf höchstens 0,001 Grad über dem absoluten Nullpunkt abgekühlt und kurzzeitige einem Stasisfeld ausgesetzt, um die Molekularvibration weitere zu begrenzen. Sobald das Stasisfeld zerfällt, dringen fokusierte Subraumfelder tief in die Struktur vor, um die Ladungen und Spins der Protonen, Neutronen und Elektronen umzukehren. Die umgekehrte Materie, die nun Antimaterie ist, wird magnetisch zur Lagerung abtransportiert. Das System kann normalerweise 0,08 m³/St erzeugen.

            .
            .
            .

            Ein Nachteil des Prozesses ist allerdings, daß zehn Einheiten Deuterium zum Betreiben des Generators erforderlich sind, um nur eine Einheit Antimaterie zu erzeugen. Um es anders auszudrücken, nach dem Energieerhaltungsgesetz überschreitet die für diesen Vorgang aufgewandte Energie die verwendbar Energie, die aus dem erzeugten Antimateriebrennstoff gewonnen werden kann. Vielleicht kann es aber den benötigten Überlebensspielraum verschaffen, um eine Sternenbasis oder den Treffpunkte mit einem Tanker zu erreichen

            Zuletzt geändert von McWire; 13.07.2009, 21:49.
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            • #7
              Zitat von McWire Beitrag anzeigen
              BTW: Diese Frage ist schon so alt wie dieses Forum
              Ich weiß, aber ich wollte mich explizit mit der industriellen Gewinnung befassen. Diese Technik ist deshalb so interessant, da selbst die eher wenig technikbegeisterten raumfahrenden Völker diese Technologie haben müssen.
              Antimaterie wäre ein begehrtes Handelsgut, wenn ihre Gewinnung so kompliziert wäre, allerdings deutet darauf rein gar nichts hin.

              Wenn ich Dich recht verstehe McWire, spricht aber nichts gegen eine industrielle Nutzung des Effekts der Ladungsumkehr.

              Eine abwegige, aber technisch durchaus machbare Verfahrensweise:
              Wir öffnen einen Raumspalt in das Antimaterie-Universum (TOS "Auf Messers Schneide") und holen uns was wir brauchen.
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              • #8
                Wahrscheinlich wird die FÖD die Antimaterie an verschiedenen Orten herstellen und, sofern möglich, nicht auf Planetenoberflächen.

                Die Energie dafür bekommt sie aus Solaranlagen oder ähnlichen. Wobei sich dann fragt, ob die Zerstörung der Werften, wie im Dominionkrieg, nicht auch deshalb so effizient war, weil dort die Antimaterie hergestellt wurde.

                Zitat von notschefix Beitrag anzeigen
                Ich denke mal man wird die Antiprotonen und Antineutronen in iBeschleunigeranlagen erzeugen, beide irgendwie zu Antideuterium verschmelzen und dieses dann speichern und gegebenenfalls auf ein Schiff transferieren.
                Nicht Positronen und Antiprotonen?

                In ST reagiert Delitium meines Wissens nicht mit Antimaterie, sondern bildet eine Resonanz. Wird vielleicht so die Energie hergestellt, wenn der Warpantrieb wirklich Energie herstellt?
                "Unterdrücke nie mit Gewalt Überzeugungen, die du für verderblich hälst, sonst unterdrücken diese Überzeugungen dich. " - B. Russell, 10 Gebote eines Liberalen.

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                • #9
                  Zitat von DragoMuseveni Beitrag anzeigen
                  In ST reagiert Delitium meines Wissens nicht mit Antimaterie, sondern bildet eine Resonanz. Wird vielleicht so die Energie hergestellt, wenn der Warpantrieb wirklich Energie herstellt?
                  So der canon. Theorien gehen dahin, dass es wenn man Energie an die Kristalle anlegt sie ein natürliches Krfatfeld erzeugen die die Antimaterie abhält. Oder so.

                  Ich weiß nicht genau was der Rest heißen soll, aber eigendlich ist Dilitium nur ein Moderator, der eine ganz normale Materie/Antimaterie-Annihlation stabilisiert.
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                  • #10
                    Zitat von Hades Beitrag anzeigen
                    So der canon. Theorien gehen dahin, dass es wenn man Energie an die Kristalle anlegt sie ein natürliches Krfatfeld erzeugen die die Antimaterie abhält. Oder so.

                    Ich weiß nicht genau was der Rest heißen soll, aber eigendlich ist Dilitium nur ein Moderator, der eine ganz normale Materie/Antimaterie-Annihlation stabilisiert.
                    Ich dachte nur, wenn der Antrieb wirklich Energie produziert, vielleicht hat das etwas mit dem Dilitium zu tun.
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                    • #11
                      Ein Antitrieb erzeugt nach Definition ne Energie. Ein Antrieb wandelt Energie, zumeist in Chemischer oer Thermischer Form, in Kinetische Energie eines Objektes um. OK, in dem Sinne ist der Warpantrieb kein Antrieb, da ersetze ich mal das "kinetische Energie" in "Ortsveränderung".

                      Erklär doch mal was du meinst mit "Der Antrieb erzeugt Energie"?
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                      • #12
                        @ Dilithium

                        Hier mal ein paar Beiträge und Threads, wo das Dilithium angesprochen wurde

                        http://www.scifi-forum.de/science-fi...ml#post1577031

                        http://www.scifi-forum.de/science-fi...rilithium.html

                        http://www.scifi-forum.de/science-fi...plizieren.html

                        http://www.scifi-forum.de/science-fi...kristalle.html


                        Es ist nur ein Moderator und Katalysator, welcher dazu dient, dass sich im Warpkern Materie und Antimaterie nicht in nutzlose EM-Strahlung verwandeln, sondern das das sogenannte "Warpplasma" entsteht.
                        Wie es genau funktionieren soll... darüber kann man nur spekulieren.
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                        • #13
                          Obwohl der QLUG eine brauchbare Erklärung ist, fällt wohl vieles in diesem Bereich in eine Ebene mit dem "Heisenberg-Kompensator".

                          Antimaterie wird man wohl nie in solchen Mengen gewinnen können, wie es ST uns vormacht.
                          "All dies könnte bloß eine aufwändige Simulation sein,
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                          • #14
                            Zitat von EA-Loyalist Beitrag anzeigen
                            Obwohl der QLUG eine brauchbare Erklärung ist, fällt wohl vieles in diesem Bereich in eine Ebene mit dem "Heisenberg-Kompensator".

                            Antimaterie wird man wohl nie in solchen Mengen gewinnen können, wie es ST uns vormacht.
                            Im Gegensatz zum "Heisenberg-Kompensator" verletzt der QLUG jedoch keine physikalischen Gesetze, da er eine ähnliche Energiebilanz aufweist wie ein Teilchenbeschleuniger.
                            Zuletzt geändert von McWire; 17.07.2009, 20:03.
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                            • #15
                              Hälst Du denn, als Person die sich offensichtlich mit Physik etwas auskennt, eine industrielle Fertigung von größeren Mengen Antimaterie eines Tages für denkbar?
                              "All dies könnte bloß eine aufwändige Simulation sein,
                              die in einem kleinen Gerät auf jemandes Tisch läuft."
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