¿Qué pasaría si 1 kg de materia se transformara repentinamente en energía? ¿Qué tan devastador sería eso?

Answer 1

Mis 2 ¢ además de las respuestas existentes.

Me pregunto cómo vas a lograr esto. Incluso con la interacción materia / antimateria, es difícil obtener el 100% de aniquilación. Debe resolver los siguientes problemas:

• La antimateria no se construye a partir del 100% de antipartículas a menos que sea un hidrógeno puro / antihidrógeno sin isótopos (solo protones y electrones). Eso significa que necesita 1 Kg de un “anti-material” muy particular y puro. Esta es probablemente la parte más fácil. Supongo que será posible durante la próxima, tres décadas.
• ¿Cómo se prepara una mezcla de materia / antimateria y se deja aniquilar de inmediato? En los primeros nanosegundos de colisión, el área de contacto de ambos gases se aniquilará mientras que el resto de las cargas útiles se dispersarán. La antimateria dispersa será aniquilada con el aire normal, lo que creará explosiones secundarias. Es interesante crear un modelo informático de esto, pero no creo que obtenga una gran aniquilación de todo el asunto a la vez. Sus 1 Kg iniciales de hidrógeno normal se aniquilarán solo parcialmente y después de eso, algo de aire normal (más de 1 Kg total porque contendrá neutrones) también se aniquilará.

Línea de fondo:

1. en la tierra es muy difícil convertir exactamente 1 Kg de materia en energía
2. no sucederá “de repente”
3. con respecto a su pregunta, es más fácil convertir 1 Kg de antimateria, ya que incluso si se dispersa aún encontrará su marca en el aire normal.

Tenga en cuenta que con 1 Kg de hidrógeno / anti-hidrógeno obtendrá una conversión de 2 Kg en lugar de 1, por lo tanto, puede obtener una explosión de más de 40 megatones. Si desde el principio toma 0.5 Kg de cada uno, entonces no obtendrá la conversión de 1 Kg de materia normal.

No tengo idea de cómo hacer esto sin antimateria.

EDITAR:

Presté atención a que escribí algo completamente incorrecto: la antimateria se compone de 100% antimateria. Positrones, antiprotones y antineutrones. Sin embargo, tengo grandes dudas sobre la reacción de neutrones / antineutrones. No creo que sea 100% de aniquilación. Por lo tanto, en lugar de decir “La antimateria no se construye a partir del 100% de antipartículas …” Debería haber dicho: “La reacción de antimateria / materia puede no darnos una conversión de 100% de materia-energía a menos que no involucren neutrones”.

Answer 2

Una conversión perfecta de 1 kg de masa en energía produciría una energía igual a (aproximadamente) 21.481 megatones de 2,4,6-trinitrotolueno (comúnmente conocido como TNT). Esto sería una explosión suficiente para destruir por completo una ciudad bastante grande de aproximadamente 80–90 millas cuadradas (210–230 kilómetros cuadrados para aquellos que usan unidades de medida civilizadas), y debería causar la explosión espontánea de madera u otras estructuras similarmente inflamables. en llamas en un área que cubre (aproximadamente) otras 20–30 millas cuadradas (51.7997–77.6996 kilómetros cuadrados) fuera del área de destrucción total. El viento producido por tal explosión es un cálculo más difícil, pero lo haré por ti si me lo pides. En resumen, no recurras a la ecuación de Einstein para crear tal poder sin una gran cantidad de “espacio para los codos” o es probable que hagas un desastre considerable … 😉

DT Hazelrig

Answer 3

La pregunta encarna un error de categoría. La materia es energía, y la energía es materia. Kilogramos y julios son libremente intercambiables entre sí con el factor de conversión [math] c ^ 2 [/ math], que tiene el valor 89875517873681764 [math] \ mathrm {J} \ cdot \ mathrm {kg} ^ {- 1} [ / matemáticas] exactamente. Este es un gran número.

Ahora, si la pregunta se reformula como “¿qué pasaría si 1 kg de antimateria bariónica se aniquilara con 1 kg de materia?”, Se vuelve un poco más interesante. La antimateria estará compuesta de antineutrones, antiprotones y positrones. Estos se aniquilarán con sus homólogos de materia normal. En el caso de la aniquilación de electrones / positrones, el resultado será dos o más fotones de rayos gamma (debido a consideraciones de conservación de momento) con una energía total de 1.022 MeV más cualquier energía cinética que las partículas tenían antes. En el caso de la aniquilación de protones / antiprotones y neutrones / antineutrones (o protones / antineutrones, etc.), el mecanismo principal es la producción de piones, mediante el cual los quarks en un nucleón se unen con los antiquarks en el otro, con una liberación sustancial de energía desde la masa en reposo. de un pión es mucho menor que el de un nucleón. Este exceso de energía tomará la forma de energía cinética de los piones, rayos gamma o la producción de otros quarks, que a su vez formarán mesones (piones o kaones). Los mesones se desintegrarán muy rápidamente. En el caso de un pión positivo [matemática] \ pi ^ {+} [/ matemática], en unas pocas decenas de nanosegundos se habrá descompuesto en un antileptón y un neutrino leptónico (antimuón o positrón + neutrino correspondiente), es decir, [matemática] \ pi ^ {+} \ rightarrow \ mu ^ {+} + \ nu _ {\ mu} [/ math] o [math] \ pi ^ {+} \ rightarrow {} e ^ {+} + \ nu_ {e} [/matemáticas]. Un antimuon se descompondrá en un positrón y un par de neutrinos a saber. [matemática] \ mu ^ {+} \ rightarrow {} e ^ {+} + \ nu_e + \ overline {\ nu} _ {\ mu} [/ math]. El positrón luego se aniquilará con un electrón para producir rayos gamma. Esencialmente, los neutrinos no interactuarán más con la materia, y se llevan típicamente alrededor del 50% de la energía de la reacción. Entonces, incluso la aniquilación de materia / antimateria no es 100% aprovechable en la práctica.

El resultado final de un kilo de antimateria aniquilada con la materia normal a su alrededor sería una inundación de rayos gamma de medio megaelectronvoltio y mucha radiación beta de muy alta energía. Sería una mala idea estar cerca.

Answer 4

Una conversión del 100% de 1000 gramos de materia en energía liberará el equivalente a poco más de 21 millones de toneladas de TNT.

El radio de radiación térmica que produce quemaduras de tercer grado será de 40 kilómetros.

El radio de la explosión de aire que causa la destrucción generalizada de la mayoría de los edificios (4.6 PSI) será de 20 kilómetros.

El radio de la explosión de aire que causa víctimas casi totales y destrucción total (+ 20PSI) será de 7,5 kilómetros.

La radiación ionizante hacia arriba 500 REM que causa una mortalidad de 50-90% de radio será de 5.6 kilómetros. Una dosis de 100 REM causa enfermedad por radiación aguda, y una dosis de 1000 REM es fatal.

La duración de la bola de fuego será de 17.7 segundos.

El radio de la bola de fuego será de 1,5 kilómetros. (Mínimo)

El radio de la bola de fuego será de 1,8 kilómetros con una ráfaga de aire (muy por encima del suelo)

El radio de la bola de fuego será de 2,4 kilómetros con una ráfaga de aire de contacto con el suelo.

El arma termonuclear TX-21 “Camarones” fue explotada por los Estados Unidos el 1 de marzo de 1954 durante su mayor prueba de armas nucleares, Castle Bravo, en el Atolón Bikini en las Islas Marshall. La detonación produjo una fuerza de explosión de solo 14.8 millones de toneladas de TNT. El cráter Bravo en el arrecife de atolón tenía un diámetro de 6510 pies, con una profundidad de 250 pies. En un minuto, la nube de hongo había alcanzado los 50,000 pies (15 km), rompiendo 100,000 pies (30 km) dos minutos después. La cima de la nube se elevó y alcanzó su punto máximo a 130,000 pies (casi 40 km) después de solo seis minutos. Ocho minutos después de la prueba, la nube había alcanzado sus dimensiones completas con un diámetro de 100 km, un tallo de 7 km de espesor y un fondo de nubes que se elevaba por encima de 55,000 pies (16.5 km).

Fig 1. Castillo Bravo: 14.8 millones de toneladas de TNT. ¡Tomado 2 minutos después del encendido a 70 kilómetros de distancia!

Figura 2.

Answer 5

Aproximadamente 1,000 veces esto:

Se ha calculado que la bomba Fat Man convirtió aproximadamente 1 gramo en energía. Por supuesto, 1 kg de antimateria presumiblemente aniquilaría 1 kg de materia circundante.

Answer 6

Emm cee al cuadrado nos da 9 * 10 ^ 16 julios. Una megatona es aproximadamente 4 * 10 ^ 15 julios, por lo que puede hacer la aritmética usted mismo o puede usar la práctica calculadora de conversión de julios a megatones y descubrir que tiene más de 20 megatones. Eso lo coloca entre las bombas H más grandes jamás probadas. La mitad del rendimiento de http://www.tsarbomba.org/ y casi igual a la bomba más grande construida en los Estados Unidos.

En su mayoría, tales bombas simplemente perforan un agujero en la atmósfera y arrojan una gran cantidad de gas caliente al espacio. Pero pueden aplanar árboles maduros a aproximadamente 25 km. Imagen de la enorme explosión de Tunguska sigue siendo misteriosa 100 años después

Answer 7

De hecho, la respuesta depende de qué tan repentinamente. La potencia de la bomba nuclear no se debe a que se queme un número equivalente de megatones de carbón, sino a que se queman en un tiempo extremadamente corto (fracciones de microsegundo). Por lo tanto, puede obtener un espectro completo de diferentes fenómenos termodinámicos, desde la explosión de clase megatón hasta el simple calentamiento del aire en función de la escala de tiempo.

Answer 8

¿Recuerdas las imágenes de las pruebas de bombas atómicas? Hay algunos videos de YouTube de las bombas H. Esas bombas rompieron (de repente transformaron en energía) unos pocos átomos de materia. Ahora imagine cuántos átomos hay en un kg de materia. Tú haces los cálculos.