Natürliche, spontane Antimaterie erzeugung bei Gewitter?

pmvstrm

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Ich habe gerade auf der Nasa Seite diesen sehr interessanten Artikel gelesen und war davon sehr beeindruckt:

NASA's Fermi Catches Thunderstorms Hurling Antimatter into Space
Scientists think the antimatter particles were formed in a terrestrial gamma-ray flash (TGF), a brief burst produced inside thunderstorms and shown to be associated with lightning. It is estimated that about 500 TGFs occur daily worldwide, but most go undetected.

Quelle:
http://www.nasa.gov/mission_pages/GLAST/news/fermi-thunderstorms.html

Es gibt dort auch Videos die zeigen wie die Messungen mittels des Fermi Gamma-ray Space Telescope aufgezeichnet wurden.
Ich weiß nicht ob es hier schon diskutiert wurde aber ich finde diese Entdeckung äusserst bemerkenswert.
 

Schmidts Katze

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Hallo pmvstrm,

könntest du mir bitte erklären, warum diese Messungen äusserst bemerkenswert sind, und was du jetzt diskutieren möchtest?

Grüße
SK
 

Bernhard

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Ich weiß nicht ob es hier schon diskutiert wurde aber ich finde diese Entdeckung äusserst bemerkenswert.
Soweit ich mich erinnere gab es hier mal die unbeantwortet gebliebene Frage nach der Herkunft der Positronen im Van-Allen-Gürtel. Gewitter erscheinen demnach als plausible Erklärung.
 

pmvstrm

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Scheinbar haben die bewegten Ladungen in Blitzen ausreichend Energie, um Antimaterie zu erzeugen. Interessant.

So scheint es. Die Geschwindigkeiten dabei scheinen bis zu 100.000 km pro Sekunde schnell zu sein und pro Entladung werden ca 400 000 Ampère Stromstärke und 30 000 Grad Hitze freigesetzt. Es wäre interessant zu erfahren wie viele Positronen pro Entladung freigesetzt werden und ob es einen signifikanten Unterschied zwischen Warm und Kaltgewittern gibt. Offenbar können auch künstliche Blitze im Labor erzeugt werden. Soweit ich weiß gibt es in Berlin von Siemens ein Hochspannungslabor wo Blitze erzeugt werden können.
 

pmvstrm

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Guten Morgen,

Das hört sich interessant an. Vielleicht schafft es ja irgendwer einen Blitzgenerator zu bauen der dann Antimaterie als Nebenprodukt liefert.
Zumindest in sehr kleinen Maßstab müsste das ja möglich sein. Um die Leistung zu messen könnte man ja einen kleinen Detektor bauen wie
er im Fermi Satelliten verwendet wurde. Naja vermutlich ist das alles nicht praktikabel und höchst ineffizient, aber als Technikliebhaber
kommen einen da schon manchmal interessante Gedanken für eine praktische Anwendung:)
 

Bernhard

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aber als Technikliebhaber
kommen einen da schon manchmal interessante Gedanken für eine praktische Anwendung:)
Ich sehe da die folgenden Probleme:
1) Sind die Teilchenenergien in einem künstlich erzeugten Plasmabogen überhaupt groß genug, um zumindest Positronen zu erzeugen?
2) Wie trennt man schnell genug die erzeugten Positronen von dem Umgebungsgas aus normaler Materie
3) Ob schwerere Antiteilchen als Positronen erzeugt werden, müsste auch noch geklärt werden, da Antiprotonen bekanntlich eine deutlich höhere (Ruhe)masse besitzen als Positronen (938 MeV <-> 511 keV)
 

pmvstrm

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Ich habe vor einpaar Jahren mal gelesen das die Penstate University ein Gerät entwickelt hat, es nennt sich glaube Antimateriefalle (HiTOP oder HiPAT)
glaube ich war der Name und dieses Gerät konnte bis zu ca 40 Milliarden Antiteilchen in einem Magnetfeld sicher halten. Besser wäre es aber vermutlich
on demand nur so viele Positronen zu erzeugen wie man effektiv für die Anwendung benötigt. Ich glaube bei der Penstate gabe es auch ein Anwendungsszenanrio
für das kontrillierte freisetzen aus ihrem Gerät. Ein Anwendungsszenario war quasi eine Art Startbeschleuniger für Tokamak basierte Fusionsbrennkammern
(z.B der im Bau befindeliche ITER im frazösischen Cadarache) und ein anderer entwurf beschrieb eine art Stautriebwerk auf Antimateriebasis.
 

pmvstrm

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Ich sehe da die folgenden Probleme:
1) Sind die Teilchenenergien in einem künstlich erzeugten Plasmabogen überhaupt groß genug, um zumindest Positronen zu erzeugen?
Das ist natürlich eine gute Frage. Vermutlich müsste man sich dazu die Fermi GamaRay Messungen genauer anschauen. Aber die Positron
emissionen dürften nicht gering ausgefallen sein, da der Satelit ja mehr oder weniger zufällig darauf gestoßen ist, es war meines Wissens nach
ja nicht geplant die Erde nach GamaRay Emissionen zu untersuchen sondern den DeepSpace.Die eigentliche Frage sollte also eher sein - gibt es einen Schwellenwert bei der Positronen erzeugt werden und wenn ja wo liegt er genau? Vermutlich kann man das nicht aus den
Fermidaten herausrechnen aber vielleicht ist eine adäquate Schätzung möglich.

2) Wie trennt man schnell genug die erzeugten Positronen von dem Umgebungsgas aus normaler Materie

Gar nicht. Ich würde immer nur so viele Positronen erzeugen wollen wie für die aktuelle Anwendungsaufgabe benötigt werden.
Also wenn ich einen Motor damit antreiben möchte, dann erzeuge ich halt nur so viel wie ich dafür brauche. So spart man sich die
Lagerung, die auch ein Sicherheitsproblem darstellt.Wie schon oben besprochen. So etwas wie das HiPAT könnte man als quasi
Behältnis schon verwenden, nur darf dann das Elektromagnetische Containment niemals versagen - und wenn es doch passiert
hättest Du einen ziemlich unerfreulichen, spontanen Anihilationsprozess.

Anti Proton Trap - Penstate
http://www.engr.psu.edu/antimatter/Papers/anti_prod.pdf

3) Ob schwerere Antiteilchen als Positronen erzeugt werden, müsste auch noch geklärt werden, da Antiprotonen bekanntlich eine deutlich höhere (Ruhe)masse besitzen als Positronen (938 MeV <-> 511 keV)

Das müsste sich aus den Fermi Messungen eigentlich ablesen lassen.
 
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mac

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Hallo pmvstrm,

gibt es einen Schwellenwert bei der Positronen erzeugt werden und wenn ja wo liegt er genau?
Hatte Bernhard Dir im Grunde schon beantwortet: 1022 keV. Die Ruheenergie eines Elektrons/Positrons beträgt jeweils 511 keV. Da die beiden nur paarweise erzeugt werden, braucht man für das Ereignis mindestens 2*511= 1022 keV.



Gar nicht. Ich würde immer nur so viele Positronen erzeugen wollen wie für die aktuelle Anwendungsaufgabe benötigt werden.
was unmittelbar zur Frage führt: Wozu willst Du sie erzeugen?

Dafür?
Also wenn ich einen Motor damit antreiben möchte, dann erzeuge ich halt nur so viel wie ich dafür brauche. So spart man sich die
Lagerung,
Ja, die spart man sich. Nur kostet Dich die Erzeugung ein Vielfaches von dem, was dem Motor hinterher zur Verfügung steht – also, wofür willst Du diesen, bei einem Motor in dieser Form energietechnischen Unfug einsetzen?

Herzliche Grüße

MAC
 
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pmvstrm

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Hallo Mac,

Das ist ja nur ein Gedankenexperiment um die praktische Anwendbarkeit zu skizzieren. Natürlich will ich keinen Motor bauen der mit
Antimaterie beschrieben wird, nimm es als Platzhalter oder Metapher.

Viel wichtiger finde ich die Festellung, das es offenbar effizientere Möglichkeiten geben könnte an Antimaterie zu kommen als durch
Aufwendige Teilchenbeschleuniger (durch Gewitter). Antimaterie ist so ziemlich die effizienteste Form Energie zu erzeugen die wir
Menschen kennen, die industrielle Nutzung für die Energiegewinnung galt bisher allerdings als unmöglich da zu aufwendig. Durch die
neuen Erkentnisse des Fermi GammaRay Projekts könnte sich dies vielleicht ändern.

Hatte Bernhard Dir im Grunde schon beantwortet: 1022 keV. Die Ruheenergie eines Elektrons/Positrons beträgt jeweils 511 keV. Da die beiden nur paarweise erzeugt werden, braucht man für das Ereignis mindestens 2*511= 1022 keV.

1022 keV = 4,5479E-20 Kilowattstunden [kWh] pro Zyklus, damit wäre diese Frage beantwortet.
Die Gammaquanten die bei der Paarauslöschung des Positron – Elektronpaares entsteht beträgt 511 keV
Nicht unbedingt ein ideales Ergebnis, dennoch interessant.
 

mac

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Hallo pmvstrm,

Das ist ja nur ein Gedankenexperiment um die praktische Anwendbarkeit zu skizzieren.
so weit ich das sehe, hast Du mit Deinem Gedankenexperiment das genaue Gegenteil einer praktischen Anwendbarkeit skizziert.


Natürlich will ich keinen Motor bauen der mit Antimaterie beschrieben wird, nimm es als Platzhalter oder Metapher.
Das ist es ja gerade: Egal was ich für diesen Platzhalter einsetze, wenn ich nicht speichern kann, dann ist das für jede energietechnische Anwendung ein Unfug.



Viel wichtiger finde ich die Festellung, das es offenbar effizientere Möglichkeiten geben könnte an Antimaterie zu kommen als durch
Aufwendige Teilchenbeschleuniger (durch Gewitter).
Ja? Wie genau hast Du Dir das denn vorgestellt? Nur so nebenbei: Den Gedanken die Energie eines Blitzes zu nutzen, hat man nicht umsonst als Unwirtschaftlich aufgegeben. Die Lebensdauer eines solchen Positrons ist exakt so lang, wie es braucht um eine Elektronenhülle in seiner Umgebung zu rempeln - übrigens wird es, anders als die Elektronenhülle eines anderen Atoms, nicht von dieser abgestoßen, sondern angezogen.



Antimaterie ist so ziemlich die effizienteste Form Energie zu erzeugen die wir
Menschen kennen,
Das ist, nicht nur unter Deinen Vorgaben (keine Speicherung) Stuß! Antimaterie liegt nicht in der Gegend rum. Zu allem Überfluß willst Du die, die in sehr großen Höhen in Gewitterzonen entsteht nicht sammeln (weil Du nicht speichern willst). Mal abgesehen davon, daß schon das Sammeln dieser Positronen nicht effektiv funktioniert (Du würdest, wenn überhaupt, nur einen extrem kleinen Bruchteil auffangen können und genau an dieser Stelle eben doch speichern müssen. Stell das mal in Bezug zur Gesamtenergie eines solchen Gewitters, und stell das mal in Bezug zur Erkenntnis, daß man selbst diese, vergleichsweise lächerlich einfach auffangbare Primärenergie des Gewitters, nicht effektiv nutzen kann)



die industrielle Nutzung für die Energiegewinnung galt bisher allerdings als unmöglich da zu aufwendig. Durch die
neuen Erkentnisse des Fermi GammaRay Projekts könnte sich dies vielleicht ändern.
Nein!


Herzliche Grüße

MAC
 

mac

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Hallo,

noch ein Wort dazu:
Das ist, nicht nur unter Deinen Vorgaben (keine Speicherung) Stuß!

Antimaterie ist in dem hier skizzierten Zusammenhang ein Energiespeicher, dessen Energiedichte alles in den Schatten stellt, was wir bisher auf die Beine bringen. Mit dem praktischen Manko, daß wir ausgerechnet dabei das auf die Beine bringen bisher nicht effektiv hinbekommen.

Die theoretisch denkbare Möglichkeit, daß wir Antimaterie als effektiven Energiespeicher nutzen könnten, ist aber nicht gleichbedeutend mit einer effektiven Energiequelle.

Die Antimaterie muß vorher hergestellt werden und das ist so richtig aufwändig. So aufwändig, daß es für jeden Ort unseres Sonnensystems, an dem man auch nur Solarzellen nutzen könnte, konkurenzlos teuer wäre. Erst wenn es darum geht möglichst viel Energie, bei möglichst wenig Masse bereitzustellen und diese Eigenschaft jede andere (Kosten)Überlegung aussticht, käme, wenn es dereinst mal klappen sollte mit dem 'auf die Beine stellen', Antimaterie als Energieträger in Frage.

Herzliche Grüße

MAC
 

Chrischan

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Viel wichtiger finde ich die Festellung, das es offenbar effizientere Möglichkeiten geben könnte an Antimaterie zu kommen als durch
Aufwendige Teilchenbeschleuniger (durch Gewitter)
Eine mögliche zufällige Erzeugung als Nebenprodukt eines (räumlich ausgedehnten) Prozesses soll effizienter sein als eine gezielte, genau vorhersagbare Erzeugung eines lokal sehr genau definierbaren Prozesses?
Was Du so alles in der Lage bist festzustellen ist schon erstaunlich...

1022 keV = 4,5479E-20 Kilowattstunden [kWh] pro Zyklus, damit wäre diese Frage beantwortet.
Die Gammaquanten die bei der Paarauslöschung des Positron – Elektronpaares entsteht beträgt 511 keV
Nicht unbedingt ein ideales Ergebnis, dennoch interessant.
Da es zwei Quanten mit je 511 keV sind liefert die Paarerzeugung und -vernichtung ein sehr ideales Ergebnis: 2x 511 keV --> 1022 keV --> 2x 511 keV... Besser geht's kaum.
 

pmvstrm

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Hallo pmvstrm,

so weit ich das sehe, hast Du mit Deinem Gedankenexperiment das genaue Gegenteil einer praktischen Anwendbarkeit skizziert.

Komplett falsch, weil die Untersuchung der Grundlagen vor der Anwendbarkeit steht und daher habe ich das auch nicht weiter
ausgeführt (daher der Platzhalter).

Das ist, nicht nur unter Deinen Vorgaben (keine Speicherung) Stuß!
Deine Meinung, deine Schlussfolgerung - ich erlaube mir eine andere zu haben.

Antimaterie liegt nicht in der Gegend rum.
Habe ich auch nicht behauptet.

Zu allem Überfluß willst Du die, die in sehr großen Höhen in Gewitterzonen entsteht nicht sammeln (weil Du nicht speichern willst).
Ich habe weder behaupter das ich sie dort sammeln noch dort erzeugen will, das ist lediglich deine Unterstellung.

Mal abgesehen davon, daß schon das Sammeln dieser Positronen nicht effektiv funktioniert

Wenn Du die Beiträge auch mal lesen würdest die Du kommentiest, würdest Du daraus ersehen können das ich gegen ein sammeln
und Speichern bin.Aber damit Du es nicht nachschlagen musst, hier noch mal in aller Kürze:: Ich habe vorgeschlagen sie in dem Maße zu erzeugen wie es die Anwendung verlangt (on demand). Dies umgeht das Problem irgend einer Speicherung oder des Sammeln.

Stell das mal in Bezug zur Gesamtenergie eines solchen Gewitters, und stell das mal in Bezug zur Erkenntnis, daß man selbst diese, vergleichsweise lächerlich einfach auffangbare Primärenergie des Gewitters, nicht effektiv nutzen kann)

Du hast die Arbeitsthese gar nicht verstanden. Wie bereits erwähnt wäre es besser die Beiträge genauer zu lesen bevor Du sie kommentierst.
Ich habe im Dialog mit Bernhard, völlig entgegen deiner Unterstellung dediziert die mögliche Nutzung von Plamabögen diskutiert die sich lokal z.B in einem Hochspannungslabor realisieren lassen - und eben keine Gewitter Sammlungsszenarien wie Du sie Dir vorstellst.
 
Zuletzt bearbeitet:

Bernhard

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Ich habe im Dialog mit Bernhard, völlig entgegen deiner Unterstellung dediziert die mögliche Nutzung von Plamabögen diskutiert die sich lokal z.B in einem Hochspannungslabor realisieren lassen - und eben keine Gewitter Sammlungsszenarien wie Du sie Dir vorstellst.
Hallo pmvstrm,

ich persönlich schätze die technische Verwertbarkeit von plasmainduzierten Positronen ebenfalls als sehr gering ein. MAC hat bereits einige Argumente geliefert, warum so etwas wenig Sinn macht. Typische Anwendungen sind tatsächlich entweder ein futuristischer Weltraumantrieb oder Zünder von orbitalen Kernwaffen. Die Amerikaner hatten im Rahmen des damaligen SDI-Projektes unter dem damaligen Präsidenten Reagen derartige Anwendungen untersucht, aber das ist mittlerweile wohl eher Geschichte.

Du thematisierst damit also keine realen Möglichkeiten, sondern vielmehr Träume von Technikbegeisterten ;) .
 
Zuletzt bearbeitet:

pmvstrm

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Hallo Bernhard,

Ist kein Ding. Man kann das ja in ruhe Diskutieren und Überlegungen äussern. Ich hatte eh nicht den Plan so eine Maschine bauen zu wollen. Auf jeden Fall ist
die Entdeckung von Antimaterie über Gewittergebieten des orbitalen FERMI GammaRay Telescopes eine Sensation, ganz gleich ob es sich dieser Erkenntnis
ernsthaft nutzen lässt oder nicht.
 

Chrischan

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Auf jeden Fall ist die Entdeckung von Antimaterie über Gewittergebieten des orbitalen FERMI GammaRay Telescopes eine Sensation
Warum? Wenn lokal Energiedichten herrschen die Teilchenmassen entsprechen, kann mit einer gewissen Wahrscheinlichkeit auch ein Teilchen (egal ob Materie oder Antimaterie) entstehen. Das weiß man schon seit einigen Jahrzehnten...



Ich hatte eh nicht den Plan so eine Maschine bauen zu wollen. Auf jeden Fall ist
die Entdeckung von Antimaterie über Gewittergebieten des orbitalen FERMI GammaRay Telescopes eine Sensation, ganz gleich ob es sich dieser Erkenntnis
ernsthaft nutzen lässt oder nicht.
Du schreibst lange Beiträge über die sich ergebenden Anwendungsmöglichkeiten und beschwerst dich dann, wenn man dir erklärt, dass das nicht funktioniert...

Nochmal zur Erinnerung was Du so zusammen phantasiert hast:
1) Du möchtest die praktische Anwendbarkeit skizzieren und hälst die Antimaterieerzeugung in einem Blitz für effektiver als in einem Beschleuniger:
Das ist ja nur ein Gedankenexperiment um die praktische Anwendbarkeit zu skizzieren.
[...]
Viel wichtiger finde ich die Festellung, das es offenbar effizientere Möglichkeiten geben könnte an Antimaterie zu kommen als durch
Aufwendige Teilchenbeschleuniger (durch Gewitter).

2) Du möchtest mittels Blitzen die Antimaterien gezielt erzeugen und einem Prozess zuführen:
Ich habe vorgeschlagen sie in dem Maße zu erzeugen wie es die Anwendung verlangt (on demand). Dies umgeht das Problem irgend einer Speicherung oder des Sammeln.

3) Du sprichst sogar von einer "Arbeitsthese" und davon das Du Blitze (=Plasmabögen) zur Antimaterieerzeugung nutzen möchtest:
Du hast die Arbeitsthese gar nicht verstanden.

Ich habe [..] dediziert die mögliche Nutzung von Plamabögen diskutiert

Du willst partout an einer Anwendbarkeit festhalten
Komplett falsch, weil die Untersuchung der Grundlagen vor der Anwendbarkeit steht
obwohl dir erklärt wurde, warum Blitze die uneffektivste und unbrauchbarste Methode dafür sind...
 

mac

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Hallo pmvstrm,

Deine Meinung, deine Schlussfolgerung - ich erlaube mir eine andere zu haben.
Das bleibt Dir unbenommen. Es ist halt nur so, wenn Du Deine Meinung hier öffentlich kund tust, dann sollte es Dich nicht verletzen, wenn diese Meinung diskutiert, widerlegt und gegebenenfalls auch zerlegt wird.

Es tut mir leid, wenn ich (wie Du siehst, nicht nur ich) das was Du geschrieben hast nicht so verstanden habe wie Du es eigentlich sagen wolltest - aber wir alle können halt nur darauf reagieren, was geschrieben wurde und das lese ich für gewöhnlich sehr sorgfältig.

Herzliche Grüße

MAC
 
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