25 feb 2015

Desintegración protónica catalizada, hipótesis errónea o una futura revolución energética.

Esta es una entrada protocientífica, sobre tecnología muy hipotética, y la primera entrada que hago de este tipo.

E=mc2


Esta es la ecuación que explica todo tipo de transformación de materia en energía (y viceversa), desde el funcionamiento de una pila, pasando por la generación de energía industrial, hasta la bomba atómica, sí, la bomba atómica.

Como todo el mundo sabe, en la detonación de una bomba atómica se generan grandes cantidades de energía, proveniente de un pequeño trozo de material, este fenómeno se produce en las centrales nucleares, pero de forma controlada, y obviamente más lentamente.
Muchos pensarían que esta generación de energía se acerca mucho al 100% de la famosa ecuación anterior, pero en realidad las reacciones nucleares tienen un rendimiento mucho menor al 10%, bastante alejado de la conversión total de la materia en energía.



Las reacciones más cercanas a la conversión total, son entre la materia y la antimateria, sin embargo la antimateria no es algo que se encuentre fácilmente, de hecho, no se ha encontrado en ninguna parte, y su producción artificial consume cantidades extremas de energía, lo cual hace inviable querer transformar totalmente la materia en energía.

Pero, espera un momento, ¿no se puede transformar totalmente la materia en energía sin el uso de antimateria?
En teoría debería ser posible hacer tal cosa, pero hay un gran obstáculo, la conservación de número bariónico y número leptónico.
La única esperanza que tenemos para esquivar tal obstáculo son las hipótesis de gran unificación, pero no están demostradas.

Para poder comprobarlas necesitaríamos tan solo detectar un protón desintegrándose de forma espontanea, y es justamente ese el proceso de conversión total de materia en energía sin interacción de antimateria.
Pero de ahí aparecen más problemas, por ejemplo que la desintegración de protones es uno de los procesos más extraños del universo, pues se calcula que tienen una vida media de 10^34 años, es decir, si tuvieras un gramo de hidrógeno (el cual posee trillones de protones), deberías esperar varios millones de años para poder detectar una sola desintegración.

Otro método para poder afirmar tales hipótesis sería detectar leptoquarks, monopolos, o bosones X e Y en los aceleradores de partículas o la naturaleza.


Dejando todo esto de lado, en caso de que tal teoría fuera cierta, recibiría bastantes usos prácticos (a muy extremadamente largo plazo, obvio), las cuales incluirían la generación de energía masiva durante milenios a partir de unas pocas miles toneladas de cualquier material, cohetes relativistas, hasta la creación de armas capaces de evaporar planetas o incluso estrellas, todo esto gracias a la hipotética desintegración catalizada de protones.

¿Desintegración protónica catalizada?, ¿cómo?

La desintegración podría ser inducida en protones gracias a los monopolos, en unas condiciones equivalentes a las utilizadas para conseguir la fusión nuclear, debido a interacciones predecidas en las hipótesis de gran unificación.
Los monopolos magnéticos son partículas elementales hipotéticas de gran masa y un solo polo magnético, y plantean aun más problemas, pues serían tan densas que resultaría prácticamente imposible hallarlas en la superficie terrestre, y aun más generarlas de forma artificial.

Habría que buscar los monopolos en zonas densas, núcleos planetarios o estrellas de neutrones, pues sus grandes densidades los haría hundirse hacia el centro de gravedad, de una forma muy exagerada; lo cual causaría una dificultad extrema obtenerlos, eso si es que realmente existen.
Tales monopolos estarían incrustados en átomos pesados o unidos por enlaces extremadamente estables debido a sus propiedades másicas y magnéticas, y habría que extraerlos desintegrando tales átomos, lo cual implicaría un elevado consumo de energía; técnicamente su producción artificial sería más viable.

Una alternativa a los monopolos son los bosones de Higgs y los bosones X e Y, los cuales también son hipotéticos.

Conversión directa en energía, una herramienta o una arma.


Visto los obstáculos que podrían hacer esta tecnología inexistente, y los modos de comprobar la posibilidad de que las hipótesis de gran unificación sean ciertas, pasemos a las posibles aplicaciones prácticas de tal tecnología.

Obtención de energía:

La aplicación más obvia es la de obtener energía de los protones en desintegración, imagine tener un teléfono móvil cuya fuente de energía es un conversor de energía de desintegración protónica,
Un teléfono móvil consume de media entre 20 W/h y 5 W/h (depende de muchos factores), pongamos que tiene un móvil que consume 12 W/h, con tan solo 1 gramo de cualquier material, tendría energía para poder tener el móvil encendido durante 26.962.655.362.104.529.200 segundos, es decir, aproximadamente 854.980.192.862,2 años (esta cantidad de años disminuye un 50% - 90% por perdidas de calor y neutrinos).

Ahora pasémoslo a escala global, el consumo energético mundial total en 2005 fue de 500 EJ (5*10^20 J o 138.900 TWh), con tan solo 6 toneladas de cualquier material sería posible saciar la demanda energética anual (contando perdidas por calor y neutrinos, se requerirían aproximadamente 14 o 15 toneladas).

El único problema sería los monopolos, cuya extracción o producción anteriormente mencionada los encarecería a precios muy superiores a la antimateria, sin embargo, una vez obtenidos, se podrían utilizar y reutilizar sin ninguna perdida, en teoría.

Cohetes propulsados por protones catalizados:

Un cohete que utilizara la desintegración protónica como fuente de energía y propulsión, tendría un funcionamiento equivalente a un cohete de materia-antimateria, pero sin los inconvenientes que conlleva la producción  de antimateria, además los protones necesarios podrían ser capturados del medio, los monopolos, gracias a que son reutilizables y no se transforman en la producción de energía, proporcionarían un viaje de duración ilimitada a velocidades relativistas.

Armas destructoras de planetas:

La energía requerida para poder estallar el planeta Tierra son 2,25 x 1.0^32 J, un arma que utilizara la desintegración protónica como fuente de destrucción solo requeriría convertir 3.000.000.000.000 (3 billones) toneladas de cualquier material en energía, esto lo haría muy pesado, sin embargo los monopolos utilizados lo haría aun más pesado, debido a la gran densidad de tales partículas.

Una de las características que ayudan más en este tipo de arma, es que los monopolos no se destruyen en la generación de energía, y la desintegración protónica libera cientos de veces más energía que la fusión nuclear, así pues, aunque al principio se requiriera mucha energía para poder "fusionar" los protones con los monopolos (y así conseguir su desintegración), después, gracias a la gran liberación de energía, se podría crear una especie de "fusión nuclear autopropagante" que maximizaría la destrucción y a la vez ayudaría a "fusionar" más monopolos con protones.

Los monopolos también podrían utilizarse como catalizador de un gran arma termonuclear.

Concluyendo, la desintegración protónica catalizada podría ser una tecnología imposible, no existir, pero también podría ser real, y en caso de serlo, podría suponer una gran revolución energética en un futuro muy lejano.

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