Սինգուլյար ռեակտոր

Վիքիպեդիայից՝ ազատ հանրագիտարանից
Jump to navigation Jump to search
Սև խոռոչ

Սինգուլյար ռեակտոր (կոլապսարային ռեակտոր), էներգիայի հիպոթետիկ աղբյուր, որտեղ որպես աշխատանքային մարմին կիրառվում են միկրոսկոպիկ սև խոռոչներ (կոլապսարները): Աշխատանքի հիմքում ընկած է սև մարմնի գոլորշիացման ժամանակ անջատված էներգիայի կիրառումը: Կարող է կիրառվել նաև որպես ռեակտիվ շարժիչ:

Ուսումնասիրվում են սինգուլյար ռեակտորների 2 տեսակ՝

  • պայթուցիկ գործողություններ-կատարում են առանձին սև խոռոչները,
  • անընդհատ գործողություններ-սև խոռոչը անընդհատ գրգռվում է նյութով:

Սև խոռոչների անհրաժեշտ տեսություն[խմբագրել | խմբագրել կոդը]

Սև խոռոչների, որպես բացարձակապես ամեն ինչ կլանող օբյեկտների, պատկերացումները ձևավորվել են 1974 թվականին Ստարոբինսկիի և Զելդովիչի կողմից Սկզբնական շրջանում, խոսվում էր պտտվող սև խոռոչների մասին, այնուհետև ընդհանրացվեց 1975 թվականին Սթիվեն Հոքինգի կողմից:

Ուսումնասիրելով սև խոռոչների մոտ քվանտային դաշտերի պահվածքը, Հոկինգը ենթադրեց, որ սև խոռոչները արտաքին տարածություն են ճառագայթում մասնիկներ, ինչի պատճառով կորցնում է էներգիա[1]:

Այս էֆեկտը անվանվում է Հոկինգի ճառագայթում (գոլորշիացում):

Պարզ ասած՝ գրավիտացիոն դաշտը բևեռացնում է վակուումը, ինչի արդյունքում հնարավոր է ոչ միայն վիրտուալ, այլ իրական մասնիկ-հակամասնիկ զույգի առաջացում:

Մասնիկներից մեկը գտնվելով իրադարձությունների հորիզոնից մի փոքր ցածր, ընկնում է սև խոռոչի մեջ, իսկ մյուսը, գտնվելով հորիզոնից բարձր, թռչում է իր հետ տանելով սև մարմնի էներգիայի, հետևաբար նաև զանգվածի մի մասը:

Սև խոռոչի ճառագայթման հզորությունը հավասար է՝

,

իսկ զանգվածի կորուստը՝

: Ճառագայթման բաղադրությունը կախված է սև խոռոչի զանգվածից: Մեծ սև խոռոչները հիմնականում ճառագայթում են անզանգված ֆոտոններ և թեթև նեյտրինո, իսկ թեթև սև խոռոչների դեպքում սպեկտրում հայտնվում են նաև ծանր մասնիկներ: Անզանգված դաշտերի ճագայթման սպեկտրը, պարզվում է, խստորեն համընկնում է բացարձակ սև մարմնի ճառագայթման հետ, ինչը հնարավորություն տվեց սև խոռոչի ջերմաստիճանի որոշման համար գրել հետևյալ բանաձևը՝

,

որտեղ ħ-ը Պլանկի հաստատունն է, c-ն՝ լույսի արագությունը, k-ն՝ Բոլցմանի հաստատունը, G-ն՝ գրավիտացիոն հաստատունը, M-ը՝ սև խոռոչի զանգվածը: Այս տեսության հիման վրա կառուցվել է սև խոռոչների թերմոդինամիկա: Մտցվել է սև խոռոչների էնթրոպիայի գաղափարը, որը, պարզվեց, ուղիղ համեմատական է իրադարձությունների հորիզոնի մակերեսին՝

,

որտեղ -ն իրադարձությունների հորիզոնի մակերեսն է: Սև խոռոչի գոլորշիացման արագությունը հակադարձ համեմատական է խոռոչի զանգվածին[2]: Ճառագայթման շնորհիվ սև խոռոչները կորցնում են զանգված, հետևաբար, նրանց կյանքի տևողությունը վերջավոր է դառնում՝

:

Սև խոռոչների գոլորշիացման ինտենսիվությունը աճում է ձնակույտի սկզբունքով և վերջնական փուլը կրում է պայթյունի բնույթ, օրինակ 100 տոնննա զանգվածով սև խոռոչը գոորշիանում է 84 վայրկյանի ընթացքում, անջատելով տասնյակ ատոմային ռումբերի պայթյունի հետևանքով անջատված էներգիայի չափով էներգիա: Այդ ընթացքում այն մեծ սև խոռոչները, որոնց ջերմաստիճանը Տիեզերքի մնացորդային ճառագայթման ջերմաստիճանից (2.7 Կ) ցածր է, տիեզերքի զարգացման արդի փուլում կարող են միայն աճել, քանի որ ճառագայթված էներգիան զգալիորեն փոքր է կլանվածից: Հետևյալ պրոցեսը կտևի այնքան, քանի դեռ մնացորդային ճառագայթման ֆոտոնային գազը տիեզերքի ընդլայնման արդյունքում չհովանա: Առանց գրավիտացիայի քվանտային տեսության հնարավոր չի նկարագրել գոլորշիացման վերջնական փուլը, որի ընթացքում սև խոռոչները վերածվում են միկրոսկոպիկների(քվանտային)[2]:

Սև խոռոչների սնում[խմբագրել | խմբագրել կոդը]

Սև խոռոչներով աշխատող շարժիչների գլխավոր խնդիրը վերջիններիս արտաքին նյութերով սնումն է, քանի որ Հոկինգի ճառագայթումը կարգելակի և դուրս կնետի ցանկացած նյութ, որը կփորձի ներխուժել սև խոռոչ: Ճառագայթի նորմալ անկման դեպքում, երբ խոտորումներ չկան, լույսի ճնշումը կարելի է հաշվարկել հետևյալ բանաձևով՝

որտեղ -ն չառագայթման ինտենսիվությունն է, -ն՝ լույսի արագությունը, -ն՝ բացթողման գործակիցը, -ն՝ անդրադարձման գործակիցը: Այստեղ՝
, որտեղ R-ը արտանետված նյութի դիրքն է ՓՍԽ-ի նկատմամբ (ՓՍԽ-փոքր սև խոռոչ):

Սևխոռոչային շարժիչը ֆանտաստիկայում[խմբագրել | խմբագրել կոդը]

Սինգուլյար ռեակտորների գաղափարը հայտնվեց գիտական ֆանտաստիկայում Հոկինգի տեսությունից անմիջապես հետո: Այն դիտարկվում է, որպես անհիլացումով և պրոտոնների արհեստական ցրումով աշխատող ռեակտորների այլընտրանք, քանի որ Հոկինգի էֆեկտը կարելի է դիտարկել, որպես մատերիայից էներգիայի ստացում, այսինքն՝ անհիլացման այլընտրանք: Սինգուլյար ռեակտորները այս կամ այն ձևով երևում են գիտական ֆանտաստիկայի հետևյալ ստեղծագործություններում և խաղերում՝

  • Sid Meier’s Alpha Centauri
  • «Աստղային պատերազմներ» — «Singularity reactor»
  • X3 — «Singularity Engine Time Accelerator»
  • Total Annihilation: Spring
  • Տիեզերական ռենջերներ 2 (Space Rangers 2)
  • Space Station 13 - խաղի շատ տարբերակներում սինգուլյար շարժիչը համարվում է կայանների հիմնական էներգիայի աղբյուրը:

Ծանոթագրություն[խմբագրել | խմբագրել կոդը]

  1. Hawking S. W. (1974)։ «Black hole explosions?»։ Nature 248 (5443): 30–31։ Bibcode:1974Natur.248...30H։ doi:10.1038/248030a0 
  2. 2,0 2,1 «Evaporating black holes?»։ Einstein online։ Max Planck Institute for Gravitational Physics։ 2010։ Արխիվացված օրիգինալից-ից 2012-06-24-ին։ Վերցված է 2010-12-12 

Գրականություն[խմբագրել | խմբագրել կոդը]

Արտաքին հղումներ[խմբագրել | խմբագրել կոդը]