Долгосрочные перспективы ресурсного обеспечения технически развитой цивилизации

[mbrane]

Поискал, где в природе берутся пи-мезоны. В космических лучах они есть. Правда в процессе распада получим пучок высокоэнергичных гамма-квантов.

Космические лучи(высокоэнергетические протоны) сталкиваются с веществом и производят зоопарк частиц...Высокоэнергетические гамма кванты получаются только при расаде нейтральног мезона, да и то надо учесть, что в собственной СО распад будет по всем направлениям, а значит в лабораторной СО это будет конус... а так вообще в природе нет никаких -мезонов, исключительно - протооны, нейтроны (в связном состоянии - в ядре), электроны, гамма -кванты и нейтрино...Все остальное быстроживущие состояния материи

[crazy_terraformer]

Мюоны раньше хотели использовать для катализа холодного ядерного синтеза, но количество актов слияния оказалось недостаточно.
 

Свободный мюон может инициировать следующую реакцию синтеза, а мюон, захваченный ядром гелия (альфа-частицей) — нет. Таким образом, число реакций синтеза Xc, инициируемое одним мюоном, ограничено величиной коэффициента прилипания мюона к гелию (~ 0,5 — 1 %). Экспериментально удалось получить значения Xc ~100, то есть один мюон способен высвободить энергию ~ 100 × 20 МэВ = 2 ГэВ. Но эта величина все же меньше, чем энергетические затраты на производство самого мюона на ускорителе (5—10 ГэВ для пучка дейтронов). Таким образом, мюонный катализ пока энергетически невыгодный процесс. Коммерчески выгодное производство энергии возможно при Xc ~ 10⁴.
Также предлагалось использование мюонного катализа для ядерного бридинга путём получения большого потока нейтронов в управляемой термоядерной реакции и последующей трансмутации U-238 в Pu-239.

[Nucleosome]

если Гумилёв правильно передаёт суть проблемы, конечно.

весьма интересно, спасибо. вообще всегда знал, что многие ранние цивилизации, кроме египетской и наверное китайской постигло примерно одно и то же - ухудшение почв, их засоление и далее по нарастающей, строго говоря, в наши дни эти проблемы тоже никуда не делись. только стали глобальнее. правда Багдад потом ещё  блистал, и у историков очень уж часто встречается этакий вот одноходовой тип выводов - сделали лишний канал погубили цивилизацию. ведь канал можно и закопать. (да и конечно евреи опять виноваты! ), так что конечно упадок был, но изложенное именно его причины скорее очередное сказание, чем научные изыскания.

а значит это из года в год с медленно но неотвратимосокращало пищевую базу...

вообще тут уже были данные, что масштад катастроффы там был сильно преувеличен открывателями (чтобы их собственные деяния не выглядили бы очень жёстко), так что пример рапануи почти совсем не удачный.

Когда элита обладает длительным - в несколько поколений интересом, получает ништяки почти исключительно с хозяйства страны, не имея возможности конвертировать в мобильные ресурсы, играет важную хозяйственную роль в регулировании и имеет мощную обратную связь, как от квалифицированных исполнителей своих решений, так и от среды.

видимо так

[AlexAV]

скорее всего нерентабельна.

Точнее вообще невозможно . В силу закона сохранения энергии и барионного числа. Если вы столкнёте два протона высоких энергий то после того как распадутся и аннигилируют все вторичные частицы (ну те которые могут) у Вас в остатке останется те же два протона (т.е. барионое число сохраняется ) плюс какое-то количество фотонов и нейтрино. Очевидно, что энергия образующихся при этом фотонов и нейтрино никак не может быть больше суммы кинетических энергий протонов в СЦМ, просто в силу закона сохранения энергии. Сколько энергии в протоны вложил, ровно столько же и получил, но уже в виде фотонов, нейтрино (плюс остаточная кинетическая энергия тех же двух протонов).

Вот если бы барионное число не сохранялось бы - тогда другой разговор, там были бы варианты. Но по крайней мере в области низких энергий (а эту область на самом деле входит всё, что вообще когда-либо было получено на земле, включая LHC ) барионное число сохраняется с огромной точностью (отклонения от закона его сохранения никогда не наблюдались).   

[mbrane]

Ключевое слово тут --барионное число. Мезоны же не есть барионы. У мезона НУЛЕВОЕ значение барионного числа.

Плакаю навзрыт ....школота теперь до устройства протона дошла...Скоро диаграммы феймановских поверхностей суперструн начнет копипастить...

кварк имеет барионный заряд 1/3, антикварк имеет барионный заряд -1/3...Сохранение барионного заряда означает, что количество кварков(с учетом заряда) сколько было в начале столько и осталось в конце В ситльных взаимодействиях меняется цвет кварка (при наших экспериментальных возможностях  не наблюдаемый параметр), в слабых взаимоддействиях происходит взаимопревращений кварков а пределах дуплетов поколений, например \(u\leftrightarrow d\)..Максимум чего возможно это рождение кварк-антикварковой пары,например \(d\bar{d}\), и кварков этой пары среди разных частиц, иногда образуя кварк-антикварковые пары(не обязательно кварк и антикварк в этих парах имеют абсолютно протвоположные заряды)...Но как вы давно заметили, природа не терпит антиматерии, и поэтому антикварк быстро анигиллируется своим образовавшимся партенром (пусть даже  через сложную сеть диаграмм)...Так що конечное состояние всегда одно и тоже смесь кварков...Известны две устойчивые смеси кварков uud - протон и ddu-нейтрон(эта смесь кварков устойчива исключительно в ядрах - в свободном состоянии d кварк нейтрона распдается на u кварк (сохранение барионного заряда) электрон и антинейтрино электронное(сохранение лептонного заряда))...как-то вот так...Поэтому и начальное и конечное состояние заранее известно...и врезультате на разгон протонов вы потратите туеву хучу энергии (которое он будет стремиться переизлучить в виде тормозного излучения), затем столкнете с другими протонами в виде другого пучка или мишени, у вас будут куча промежуточных состояний , в том числе мезонных,но на выходе вы получите ровно тоже количество кварков (часть из них конечно может в  рамках слабых вхзаимодействий перепрыгнуть в другое состояния дуплета), возможно нейтрино, жнергия котроых для вас потеряна навсегда ибо они слабо взаимобействую с веществом и потому не отдадут свою энергию вашей энергетической установке ...электроны и протоны  быстро отдадут свою энергию окружающему веществу в результате рассеяний, равно как и фотоны поглотяться веществом и переизлучаться в виде тысяч малоэнергетических фотонов и колебаний решетки -фононов в термальном спектре...И ивсей вашей затеи выйдет большой пшик...Ибо в первичного нуклеосинтеза сразу плсле БВ реализовались низшие - самые термоднимически устойчивые (которым некуда распадаться) состояния материи

[mbrane]

В общем все сводиться к такому-> Электрон попадает в протон -протон распадается на мезоны- мезоны сами по себе распадаются  кучу всего типа  нейтрино, антинейтрино и гамма кванты.

Очередно раз вытер слезу умиления...
Для вас точно русский родной? Вам русским по белому - сколько барионов было вначале столько и осталось - это наблюдательный факт..на выходе станется тоже количество барионов что и было вначале... Отдельеная история о создании электронных пучков в десятки (а то и сотни) ГэВ, ибо на таком масштабе и возможны слабые взаимодействия с приличными сечениями

[mbrane]

Все таки хотелось бы посчитать энергобаланс, а не верить "на слово".

Ну дык возьмите и посчитайте тормозное излучение при разгоне электронов..., а это только мизерная часть энергозатрат...Нужно еще вакуум \(10^{-13}\) атмосфер плюс, гелий производить, детекторы запитываеть, вакуум, вентиляция, дренаж...

ЗЫ

Энергопотребление ЦЕРН в моменты экспериментов ~200 МВт

[crazy_terraformer]

Реакция синтеза заключается в следующем: два или более относительно лёгких атомных ядра в результате теплового движения сближаются настолько, что короткодействующее сильное взаимодействие, проявляющееся на таких расстояниях, начинает преобладать над силами кулоновского отталкивания между одинаково заряженными ядрами, в результате чего образуются ядра других, более тяжёлых элементов. Система нуклонов потеряет часть своей массы,

эквивалентную

энергии связи, и по известной формуле E=mc² при создании нового ядра освободится значительная энергия сильного взаимодействия.

Что-то похожее происходит при химических реакциях, в них рождающаяся система атомов (молекула) теряет (обретает) часть своей массы эквивалентную энергии связи и при этом освобождается (поглощается) энергия электромагнитного взаимодействия (поля).

[mbrane]

Причем тут количество барионов?? Важен выход/потребление энергии при преобразованиях.

При том что это наблюдательный факт, никем еще не опрвергнутый...А вокруг вас исключительно барионы и электроны - это начальная форма вещества при вашем технологическом процессе...Энергия есть функция состояния...Соответственно начальное и конечное сотояние ограничивают пути использования энергии...

Важен ЭНЕРГОБАЛАНС.

Без всяктих вычислений я вам говорю (и АлексАВ тоже говорил),, что баланс в лучшем случае нулевой, с учетом нейтрино он уже будет отрицательный, а с учетом необходимости разгона он будет просто фанстастически отрицательным...Селяви 

PS И да разгон протонов для столкновения кстати возможен не только путем ускорителей. Можно и просто нагреть.

ыыыыыыыы....до темпенратуры 10^13 градусов - камрад поделись устройством такого котла...Да и другой вопрос а что при нагреванеии протоны не ускоряются

Кстати если барионное число сохраняется для всех типов взаимодействий частиц и атомных ядер, то сие изречение верно и для N-го количества барионов ( то есть нейтронов и протонов ) участвующих в реакции термоядерного синтеза?

да

Количество барионов  например в камере ИТЭР велико но не есть бесконечным. И барионное число того, что получиться после термоядерной реакции будет такое же как и до нее??

да

Но тогда почему в случае мезонного реактора положительный  выход энергии невозможен, а в термоядерном реакторе возможен??

кинетика

( давайте пока не будем считать затраты на разгоны или там гелий для охлаждения) только сама реакция?

смотри выше...Это еще только пол-проблемы...Потом начнутся технологические проблемы - теплотехнические проблемы охлаждение, материалы, наведенная радиоактивность

[mbrane]

Нейтрино это потери. Но я не про это.  Сама реакция ( без учетов всего побочного) энергетически положительна или отрицательная? Гипотетически мы предположим что знаем как отобрать энергию от самого нейтрино и прочих продуктов на выходе.
Это да верно ..

С нулевым балансом...Запомни камрад - Мизайло Ломоносов, а потом Гельмгольц,Кельвин ,Гиббс жизни положили , что бы доказать что в природа не терпит пустоты - то есть везде в любой реакции  Выполняется= закон сохранения энергии (функции состояния системы)- баланс любой реакции всегда нулевой, а карно  м кельвином  показали, что баланс свободной энергии(той кототрая может производить полезную для нас работу)...

греем.... до триллиона градусов.

чем греем паяльной лампой, или в в СВЧ помешаем?

Мне просто интересно, при распаде протон-мезоны- куча нейтрино, гамма-квантов и прочее, выход энергии БОЛЬШЕ или нет чем при термоядерной реакции?? Именно САМ процесс.

при каком распаде? вы о чем камерад...И каков бы не был процесс как я писал выше у его нулевой баланс по энергии и отрицательный по свободной энергии

Без учета энергий на разгоны там электронов или нагрев  и эффективность переработки полученной энергии. Все это относиться к инженерным решениям.

ыыыыыыыы.............а я то думал что собственно это и есть технология - а это оказывается второстепенные проблемы...вот темнота я забитая....

Меня же интересует сама физика, вернее ее энергетика процесса.

ДЛык тогда и учите физику...Вопросов меньше будет, и фантазии о новом чюдесатом мире фонтанировать с меньшей скоростью будут

Вообще есть ли ,что то более энерговыделяемое чем термояд кроме аннигиляции?

процесс пенроуза...тока не надо тут начинать диссуксия как нам обустроить черную дыру

[pkl]

Немного оптимизма в тему.

В этом году началось строительство реактора БРЕСТ-300-ОД (наконец-то, проект довольно долго был чисто бумажным). Машина весьма интересная. Вот здесь кое-что о нем: http://www.lib.tpu.ru/fulltext/c/2014/C86/V2/050.pdf

Поубавлю я Вашего оптимизма:

Строительство новейшего реактора "БРЕСТ-ОД-300" на Сибирском химическом комбинате (СХК, входит в топливную компанию Росатома "ТВЭЛ") начнется не ранее 2017 года, а не в 2016 году, как планировалось ранее, сообщила в среду пресс-служба СХК.

http://www.atomic-energy.ru/news/2016/07/22/67726

[pkl]

что человеческий труд исключить полностью невозможно.

А зачем его исключать? Вот это как раз то что в этой ситуации подорожает меньше всего. Скорее можно предположить, что будет обратное движение в сторону снижение автоматизации, попросту качественные материалы для этих машин и автоматов будут становиться в дороже и малодоступнее.

Люди жрать-спать хотят. И ещё много чего. И, в отличие от роботов, 24х7х365 работать не могут.

Вообще, я сейчас со скепсисом смотрю на целесообразность отката назад: так можно вообще на уровень ранних индейских цивилизаций свалиться. Не думаю, что кого-то это устроит. Думаю, гораздо проще подсократить население планеты в 2 - 3 - 7 - 10 раз. Тогда выжившим одной гидроэнергии хватит.

будут больше по площади, чем СЭС + электролизёры + хим. комбинат.

Смотреть надо не по площади, а по стоимости. Себестоимость гектара посевов меньше стоимости 1 м2 солнечных батарей.

У нас проблема в том, что Земля не резиновая. Если делать ставку на биомассу, то мы очень быстро придём к ситуации, когда у нас вся пригодная для земледелия земля будет распахана /видел такое в Польше и Литве/. Лесов не останется - со всеми вытекающими. А биомассы всё равно не хватит. Исторические примеры есть: неспроста же в Англии ещё на излёте Средневековья стали переходить с древесного угля на добываемый в шахтах каменный.

[pkl]

алюминием, стеклом и нержавейкой.

Стекло - скорее всего. А вот нержавейка... для неё хром нужен, а это будет существенной проблемой. С алюминием тоже не так просто. Чистый алюминий имеет плохие механические свойства, силумины и сплавы системы алюминий-магний тоже далеко не для всякого применения годятся (опять же из-за совсем не выдающихся механических свойств). А качественные алюминиевые сплавы - то не только алюминий, но и лигатура, чаще всего цинк и медь, а вот с ними будут проблемы.

Всё же думаю углеродистая сталь и чугун так и останутся базовыми металлами, нет у них на планет земля конкурентов с соизмеримыми механическими свойствами при сопоставимой распространённости в земной коре. Все же железо - один из самых распространённых металлов, уступая только алюминию. Что ещё важнее, для получения сплавов с хорошими механическими свойствами железу достаточно легирования углеродом, т.е. нет такой острой необходимости в редких элементах. Так что не думаю, что простую углеродистую стать кто-то сможет потеснить на олимпе главного металла человечества.

Другой вопрос, что из-за подражания железа может сократиться область применения железобетона, придётся чаще вспоминать в строительстве кирпич, а то и дерево.

Если Вы делаете ставку на биомассу на полях, то у Вас нормальная, деловая древесина будет стоить примерно как цинк и медь /см. выше/. А кирпич, как и цемент, обжигать надо, много энергии мы тут не наэкономим.

Что касается железа, то оно останется общеупотребительным металлом, только если мы научимся его восстанавливать из оксидов водородом либо углеродом по устраивающей нас цене. Возможно, ещё хлор понадобится. Значит, опять СЭС + электролиз. А я исхожу из того, что угля нет, а водород стоит столько, сколько стоит. При этом коррозию никто не отменял. А вот магния у нас должно быть много. Да и алюминий в любом случае обещает быть доступных хотя бы в виде сырья.  Свойства, говорите? Ничего, если из алюминия-магния ракеты делают, то для большинства применений сойдёт.

Ещё раз, в мире, где дорогая энергия, выигрывают "долгоиграющие" решения.

[crazy_terraformer]

В принципе да, если бы пробовали не просто читать а немного думать над прочитанным, то поняли, суть вопроса не в инженерном изыскании как что то нагреть а в принципе возможно ли такое физически или нет.

Гражданин, товарищ,барин, камрад нарываетесь на грубость. Вам же сказали читайте учебник по физике. в крайнем случае статьи в википедии или что-нибудь научно-популярное по физике,где есть раздел про физику элементарных частиц и физике ядра. Дождетесь цитаты из "Собачьего сердца".

[crazy_terraformer]

Если Вы делаете ставку на биомассу на полях, то у Вас нормальная, деловая древесина будет стоить примерно как цинк и медь

Можно использовать быстрорастущие кустарники,деревья и одревесневшие стебли бамбука. Потом прессовать древесину.
Из бамбука в Индии получают древесную массу. Исследования показали, что у бамбуковой бумаги очень велика прочность на разрыв, она сравнима с бумагой из хвойных деревьев. Существует бамбуковая фанера и бамбуковая упаковочная бумага.
Одревесневающие стебли (соломины) — высотой до 35 м, в верхней части сильно разветвлённые. Растут очень быстро (до 0,75 м в сутки), представители рода (как и подсемейства) — одни из наиболее быстрорастущих растений на Земле.

[VimanaPro]

скорее всего нерентабельна.

Точнее вообще невозможно . В силу закона сохранения энергии и барионного числа. Если вы столкнёте два протона высоких энергий то после того как распадутся и аннигилируют все вторичные частицы (ну те которые могут) у Вас в остатке останется те же два протона (т.е. барионое число сохраняется ) плюс какое-то количество фотонов и нейтрино. Очевидно, что энергия образующихся при этом фотонов и нейтрино никак не может быть больше суммы кинетических энергий протонов в СЦМ, просто в силу закона сохранения энергии. Сколько энергии в протоны вложил, ровно столько же и получил, но уже в виде фотонов, нейтрино (плюс остаточная кинетическая энергия тех же двух протонов).

Вот если бы барионное число не сохранялось бы - тогда другой разговор, там были бы варианты. Но по крайней мере в области низких энергий (а эту область на самом деле входит всё, что вообще когда-либо было получено на земле, включая LHC ) барионное число сохраняется с огромной точностью (отклонения от закона его сохранения никогда не наблюдались).

А нейтрино почему остались бы ?
У них B-L=-1. Или Вы имеете ввиду "кучу" нейтрино и антинейтрино ?

@snickers
После пере-прочтения букваря по физике есть смысл узнать значение слов:
конфаймент, деконфаймент, мезоатом, мюонный катализ, сфалерон процесс ...
имхо: Христа ради, пожалейте мозг камрада mbrane

[AlexAV]

Вы имеете ввиду "кучу" нейтрино и антинейтрино ?

Именно так. Естественно равная смесь нейтрино и антинейтрино (хотя с точки зрения энергетического приложения различие между ними невелико, те и другие в равной мере бесполезно разлетятся ). Лептонное число тоже конечно же сохраняется.

[mbrane]

сфалерон

После пере-прочтения букваря по физике есть смысл узнать значение слов:
конфаймент, деконфаймент, мезоатом, мюонный катализ, сфалерон процесс ...
имхо: Христа ради, пожалейте мозг камрада mbrane

камрад токмо тоже надо было уточнить для неокрепших мозгов шо сфалероны  вместе с их топологическими братьями инстантонами, аксионами и прочими нейтралино, обитают пока ислючительно во вселенной arxiv.org в галактиках hep-th, hep-ph, ну и может иногда залетают в галактику  gr-qc (када рассол после рождества не подали)...В галактику hep-ex пока не залетали...Ну а после просвещения о подродностях бариогенеза все как обычно - конструирование реактора для процесса Пенроуза в домашних условиях

[mbrane]

Можно использовать быстрорастущие кустарники,деревья и одревесневшие стебли бамбука. Потом прессовать древесину.

это из собственного фотоархива
https://goo.gl/photos/4GaaGYzjMiKDTX9w6

я в такой хибаре как-то ночевал...При температуре +24 вполне терпимо...Тока вот боюсь в условиях Подмосковья будет несколько некомфортно разводить бамбук в декабре месяце

[mbrane]

На зиму землянку выкопайте. Набиться туда как селёдки в банку, надышать-напукать, можно и не заиндеветь за ночь. Если повезёт, конечно. Перекрыть фашинами из того же бамбука, куги, рогозы и т.п.

интересная идея - собственно так сейчас коровники на 500-1000 коров и оборудуют ...без отопления...Опять же Московское метро...Правда засада есть - все равно нужна вентиляция, ибо содержание CO2 начнет расти, а свентиляцией начеуться теплопотери с паром - нужна хорошая рекуперация...Но в целом идея барака на 3-5 тысяч человек с шестиэтажными нарами в новом чудном матричном мире мне положительно нравицо, правда  без секционирования - бараки начнут издыхать от эпидемий .- но это мелочь...зато дома из бамбука