Si el Empire State Building fuera alcanzado con la misma cantidad de antimateria, ¿cuál sería el resultado?

El Empire State Building tiene una masa de aproximadamente 300,000 toneladas.

Si presentamos un edificio anti-Empire State, de igual masa, tendremos una masa total de 600,000 toneladas convertidas en energía (en forma de rayos gamma)

Eso proporciona una liberación de energía total del orden de [matemáticas] 10 ^ {25} [/ matemáticas] J

Eso es … mucha energía.

El arma nuclear más grande que detonó alguna vez tuvo un rendimiento del orden de [matemáticas] 10 ^ {17} [/ matemáticas] J.

Por lo tanto, la interacción ESB / anti-ESB es cien millones de veces mayor que la mayor explosión nuclear jamás realizada.

Es 1000 veces más enérgico que una erupción de supervolcán, como la de Yellowstone.

Es 100 veces más enérgico que el impacto de Chicxulub que probablemente eliminó a los dinosaurios (¿sigue siendo un ‘probablemente’, o han avanzado las cosas desde que tenía 7 años?)

Es aproximadamente la energía del impacto que creó el Caloris Planitia.

Podemos ver de inmediato que no ocurrirá nada particularmente horrible en todo el planeta: si Mercurio (mucho más pequeño que la Tierra) podría soportar ese tipo de impacto, entonces la Tierra estará bien.

También debemos tener en cuenta el hecho de que la energía se liberará en forma de rayos gamma.

Los rayos gamma son pequeños y delicados blighters precisamente porque pasan a través de la mayoría de las cosas. Es increíblemente difícil protegerse contra la radiación gamma, porque nada puede detenerlo.

Eso significa que una fracción significativa de esta energía solo será transportada en forma de fotones gamma: viajará lejos de la Tierra, reduciendo el daño.

Una estimación muy aproximada basada en los coeficientes de atenuación dados en esta página [1] me dice que alrededor del 8% de la energía no será absorbida por el aire.

Eso significa que nos queda aproximadamente el 92% de la energía de la explosión que, sinceramente, es significativamente más de lo que esperaba … ¡Pensé que se escaparía más energía!

Dado esto, nos queda un área de ~ 1 km que absorbe el 90% de los rayos gamma.

Esta área de 1 km es absolutamente tostada. Absorbe toda esa energía y se calentará casi instantáneamente a billones de grados.

Esto luego térmicaizará los fotones gamma, redistribuyéndolos a través del espectro.

¿Qué tenemos ahora?

Una bomba nuclear gigantesca, eso es lo que .

Las armas nucleares funcionan esencialmente proporcionando una fuente de calor puntual, que luego se propaga hacia afuera en una onda de choque (junto con fragmentos radiactivos de la fuente de combustible)

Esto es exactamente lo mismo, pero sin los fragmentos radiactivos.

Toda la isla de Manhattan se calentó instantáneamente a un billón de grados, y eso producirá un choque térmico invisible desde la creación de nuestra luna.

Las predicciones exactas de cosas en esta escala son difíciles, ¡porque la física a gran escala y alta energía en esta escala es muy difícil de acceder en la vida real!

Predigo que una gran parte de la corteza que rodea Manhattan se licuará, bajando aproximadamente un kilómetro, y la onda de choque alcanzará cientos y cientos de kilómetros en cualquier dirección.

No sería divertido estar en el camino de esa onda de choque.

El resto del mundo … sobreviviría … a corto plazo. La onda expansiva se disipa principalmente en el continente norteamericano.

Puede haber algunos tsunamis y terremotos en otros lugares, pero de lo contrario los efectos se localizarán en América del Norte.

El problema, por supuesto, es el llamado “invierno nuclear”.

No tenemos que preocuparnos por la radiactividad, pero recuerda que esto es como 100 asteroides que matan dinosaurios en un solo lugar.

Habrá un invierno de un siglo, ya que el material lanzado a la atmósfera bloquea el sol.

La humanidad podría sobrevivir, retirándose bajo tierra, al estilo Matrix , pero no será divertido.

Entonces no todos mueren, necesariamente. Pero la mayoría de las personas definitivamente van a morir, ciertamente.


Por favor, por favor, por favor, alienígenas vengativos con armas antimateria, no hagas esto.

¡Tener compasión!

Notas al pie

[1] NIST: coeficientes de atenuación masiva de rayos X

El edificio Empire State pesa 365,000 toneladas y su volumen es de 37 millones de pies cúbicos. El exterior del Empire State Building está compuesto por 200,000 pies cúbicos de piedra caliza y granito de Indiana, 10 millones de ladrillos y 730 toneladas de aluminio y acero inoxidable.

Eso es 331,818 toneladas métricas. Entonces, la antimateria de la misma cantidad eleva el total a 663,636 toneladas métricas de materia convertida en energía. 5.973 * 10 ^ 25 julios! Esto es aproximadamente 1/1000 de la energía liberada si Ceres cae sobre el edificio Empire State a una velocidad de escape de la Tierra de 11.19 km / seg. La masa de Ceres es 9.39 * 10 ^ 20 kg y esa energía es 5.879 * 10 ^ 28 Julios. Entonces, algo 1/10 del tamaño y 1/1000 de la masa de Ceres que cae sobre el edificio, un asteroide de 5 km, sería equivalente en energía. ¿Es equivalente en efecto?

Un cubo de líquido anti-hidrógeno de esta masa es de 9,48 millones de metros cúbicos aproximadamente 3 veces más grande que el interior del edificio.

Cuál es la antimateria (hierro, silicio, etc.), cómo está estructurada, su velocidad en relación con el edificio y cómo se cruza, todo da forma al fenómeno resultante. Sin duda, los futuros ingenieros pueden tener la oportunidad de diseñar sistemas que produzcan todo tipo de efectos controlando estos detalles.

Sin embargo, en general, se libera mucha energía.

Esa energía puede hacer retroceder o desviar la antimateria entrante.

Lo más sencillo es verter una corriente de anti-hidrógeno desde arriba, en la parte superior del edificio lo suficientemente rápido como para superar el golpe. La corriente del diámetro del edificio sería aproximadamente 3 veces más larga. Se dispararía a una velocidad cercana a la de la luz para superar la onda de choque creada por la primera parte del haz que interactúa con el resto del hidrógeno entrante. ¡Esa energía sería significativa! Una corriente que se mueve al 87% de la velocidad de la luz tiene tanta energía cinética como la masa en reposo, lo que aumenta la energía total en un 50%, pero a esta velocidad todos los anti-hidrógeno tendrían una alta probabilidad de interactuar con todo el edificio.

Una porción de positrones del haz reacciona con los electrones produciendo rápidamente rayos gamma de 0.511 MeV. Esos rayos gamma tienen una longitud de atenuación de entre 0,5 cm y 5,0 cm.

Atenuación Gamma

Es decir, aproximadamente la mitad de la energía se absorbe en el material en esta longitud. A 10x esta longitud (entre 5 cm y 50 cm) se deposita aproximadamente el 99.9% de la energía.

Para la porción del haz de antiprotones, cuando un antinucleón se aniquila dentro de un núcleo, se producen 2 mesones GeV. Estos interactúan fuertemente con los núcleos y dado que la energía absorbida excede la energía de unión incluso de los núcleos pesados, esta aniquilación altera el núcleo, liberando grandes cantidades de protones y neutrones rápidos. Estos interactúan fuertemente con la materia. Los mesones se descomponen rápidamente en rayos gamma si no interactúan con la materia. Estos rayos gamma de escala GeV se atenúan en 2 metros y aún son lo suficientemente fuertes como para separar átomos.

Entonces la materia se convierte en protones, neutrones y electrones relativistas que se acoplan a la materia circundante. Donde la energía de las partículas es alta, fisionan una cantidad significativa de materiales pesados ​​en la roca, liberando más energía.

Ahora que tenemos una idea clara de la mecánica de la cosa, lo más simple es tratar esto como una fuente puntual de liberación de energía y ver cómo esa energía cae con la distancia desde el punto de detonación y medir esa distancia teniendo en cuenta El número de nucleones en ese volumen. Generalmente hablando con 9 MeV por nucleón, podemos interrumpir cualquier núcleo.

Ahora, la atmósfera sobre el suelo es de solo 1.2 kg / m3. La roca debajo del suelo es de alrededor de 2800 kg / m3. Como hay 6.02 * 10 ^ 26 nucleones por kg de material, y 1.6 * 10 ^ (- 13) Julios / MeV, entonces 8.67 * 10 ^ 14 Julios / kg interrumpirán todos los núcleos en protones y neutrones.

Ahora 2.987 * 10 ^ 25 se irradia en cada dirección. Cada hemisferio se desmaterializará en partículas subatómicas 3.44 * 10 ^ 10 kg de material. A 1,2 kg / m3, este es un radio de 2,4 km en la atmósfera. ¡A 2800 kg / m3, este es un hemisferio de 361 metros!

Entonces, en los bordes de cada hemisferio, el material en la esfera no solo se vaporizará, sino que se desmaterializará en protones, neutrones y electrones que se alejan del centro a velocidad relativisita. Esto provocará eventos de fisión en todos los materiales fértiles y fisionables en la roca hasta que la energía caiga por debajo de aproximadamente 0,5 MeV por nucleón. Esto está en un radio de 945 metros en la roca y 10 km en el aire.

El aire tiene muy poco material fértil o fisionable. Ninguno esencialmente. La roca tiene una cantidad sustancial. Sin embargo, eso solo agrega un poco a la energía total. Todavía estamos muy por debajo de la explosión de Ceres.

Más allá de estos radios, el frente de explosión se parece mucho a una gran detonación de armas nucleares de aquí en adelante, después del primer 1/30,000 de segundo.

En este punto, la atmósfera se vuela por completo rodeando la explosión. Se excava un hemisferio muy grande de roca y se lo vuela al espacio. Una buena parte de ella casi cae de nuevo a la Tierra. Los escombros que caen calientan enormemente la atmósfera y producen un choque térmico que se mueve alrededor del mundo, envolviendo la Tierra en una bola de fuego. La mayor parte de la energía termina en la atmósfera. ¡Esto se irradia al espacio con el tiempo, pero no antes de que los océanos hiervan!

Todo el aire en la Tierra se concentra en 5.15 * 10 ^ 18 kg y

Hemos lanzado 5.97 * 10 ^ 25 J, por lo que el aire calienta hasta 16,150 Kelvin

Todas las masas de agua en la Tierra 1.4 * 10 ^ 21 kg y

Hemos lanzado 5.97 * 10 ^ 25 J, por lo que el agua se calienta hasta 10.26 Kelvin por encima del ambiente si se mezcla bien, aunque los océanos se evaporarían a medida que la atmósfera se enfriara.

Esto es 18/1000 de la energía necesaria para hervir TODOS los océanos del mundo. Sin embargo, un asteroide de 500 km de diámetro libera 18 veces la cantidad necesaria para hacer eso.

El calor se irradia hacia el espacio con el tiempo y luego caen las lluvias.

https://www.esbnyc.com/sites/def

El ESB pesa 350,000 toneladas. Eso es alrededor de 3.3E8 kg. Golpear el ESB con 3.3E8 kg de antimateria, y asumir una conversión completa en energía, nos da un poco de 6E25 J.

Esta es la cantidad de energía en una erupción solar típica, o aproximadamente 1/8 de segundo de la producción solar total.

Eso no suena tan mal …

Excepto que, por supuesto, el sol está a 150 millones de kilómetros de distancia, y el ESB está aquí, ahora mismo.

El resultado es que esta cantidad de energía es más de 10 años de producción total de energía solar que golpea la Tierra.

Acabamos de comprimir 10 años de radiación solar en todo el planeta en un espacio del tamaño de una manzana.

La explosión abre un agujero en la Tierra, arrojando magma al cielo. El aire arde por cientos de millas. Los bosques estallaron en llamas en todo el planeta. El océano hierve.

Everyone Dies ™ (escenario hipotético)