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反物质:1克价值62.5万亿美元,它在宇宙中,是怎样的存在?

或许很多人都曾听说过,上世纪发生在西伯利亚的“通古斯大爆炸”事件,这次爆炸一次性摧毁了将近2000平方公里的树林,十分恐怖。

人们对于造成这次爆炸的原因一直议论纷纷,其中有一种“颇具想象力”,你知道是什么吗?正是1965年美国科学家提出的“反物质说”,认为造成爆炸的天外陨石是反物质,才会产生这种威力。

天外来物陨石来到地球的画面

那么,反物质是真实存在的吗?它真的有如此巨大的威力?反物质的发现历程是怎样的?人类能利用它做什么?事实上,反物质不仅威力巨大还十分昂贵,仅仅1克的价值就能达到62.5万亿美元。这样说的话,这样珍贵的反物质在宇宙中到底是何种存在呢?

反物质到底是什么?

对于物质这种东西大家都不陌生,它就是构成宇宙的最基本东西,其种类形态很多,性质也非常多样。人类第一次认识到物质的存在,大抵是从古希腊时期开始的,整个认知的历程还是非常久的。不过认识到这宇宙当中有反物质的存在,其实并没有过去太久

物质和反物质

最早提出反物质概念的人是英国物理学家保罗·狄拉克,他表示所有的粒子都会有与之相对的反粒子,这本是一种“预言”。却在1932年时,被美国科学家安德森在实验中证实了。

保罗·狄拉克

原来在实验当中这位科学家发现了一种特殊的粒子,其质量和带电量和电子毫无差别,但是它却带有“正电”。这是人类第一次发现反物质的存在,也是一个重要的里程碑。就这样,一代又一代科学家投入到了反物质的研究当中,不过由于制造这家伙实在太昂贵了,毕竟1克反物质,就要花费60多万亿美元。

用电磁陷阱储存反粒子

2010年11月17日,欧洲核子研究中心通过大型强子对撞机,制造并短暂捕捉到了“反物质” 原子,在制造出的数以千计的反氢原子中,成功地使其中的38个存在了大约0.17 秒。

可见,自从发现反物质存在之后,各种关于它的实验不仅“烧脑”而且“烧钱”。反物质本身和普通物质看起来并无差别,就像是双胞胎一样,就像安德森发现的那个电子一样,不同之处在于其电荷单位是相反的。

带相反电荷的电子

遵循着“存在即合理”的情况,科学家认为反物质在宇宙当中应该是大量存在的,并且这些反物质可能还组成了“反物质世界”。说到这,许多人可能就晕了,其实反物质世界就和咱们总说的“镜像空间”差不多。在那个世界当中,一切都是反的,时间也许在倒流。

当然,别觉得反物质世界存在,你就能和另一个自己见面了,因为现实证明,反物质的状态非常不稳定,只要和正物质相遇接触,就会瞬间发生“爆炸”。简单来说,你想让两个世界的自己见面,无疑就是在主动地制造爆炸事故。至于你要问反物质到底是怎么来的,其实没有人能给出答案,毕竟在反物质身上的待解谜题还有很多。

反物质的强大威力

著名物理学家丁肇中表示:“在大爆炸的理论中,宇宙起源时的温度非常高,因为大爆炸以前什么都没有。因此大爆炸中有一个电子则应该有一个反电子,在刚爆炸的时候,物质和反物质应该是一样多的。”

遗憾的是,截至目前,人类还是无法在宇宙空间中找到反物质的确切位置。只能利用粒子对撞机自己制造研究,这种研究不仅容易失败,还异常地费钱。既然这样,为什么人类还要探索反物质呢?毕竟从现状来看,反物质的存在没有威胁到我们的生存。实际上,人类坚持不懈地探索反物质,是因为它有着优越的“应用前景”,对于科技的发展至关重要。

粒子对撞机

反物质的应用前景

人类现在主要使用的依旧是化石能源,但是这种能源是不可再生的,所以为了不将自己逼进“穷途末路”,许多国家都在研究新能源技术。对于新能源大家听得最多的应该就是“可控核聚变”,其实反物质才是人们目前知道的最大能量源

新能源是指刚开始开发利用或正在积极研究或有待推广

反物质和正物质湮灭之后产生的巨大能量,比可控核聚变还要强,并且这个过程不会产生辐射也不存在污染。毫不夸张地说,如果人类真的能够制造出大量的反物质,利用其来做能源,那么将外星征程的终点放在银河系之外也丝毫不夸张,毕竟反物质不仅“体积小”,释放能量的效率也基本能达到100%

据估算1克“反物质”能释放相当于4000多万吨TNT炸药的能量, 足以为23 架航天飞机提供动力——比当年美国扔在日本广岛的原子弹的威力强2000倍。

反物质能量巨大

相信许多人在科幻小说当中都见过所谓的“反物质飞船”,其实这里的反物质主要是作为飞船的燃料。要知道任何飞船想要维持航行,都需要推进,因此“苗条但威力也很大”的反物质无疑是飞船燃料的最优选择,再者它湮灭时产生的能量可比传统的化石燃料要高多了。

影视剧中的反物质飞船

除了反物质飞船被大家围观之外,反物质武器也成为了一个杀伤力强于核弹的存在。许多人可能觉得这有些天马行空了,毕竟人类现在制造出的反物质都少得可怜。其实早在上世纪时,身为美国氢弹之父的爱德华·泰勒就表示反物质可以在军事方面运用,其威力是超乎想象的

美国氢弹之父的爱德华·泰勒

甚至很多人认为,反物质武器将成为“第四代核武器”,一旦出现的话,那么整个世界将会陷入“争端”当中。也正因如此,人们对于反物质武器持有的态度褒贬不一。毕竟如果不妥善利用它的话,很可能仅仅使用一点儿,就能直接将人类文明断送

因此,人类对于反物质的研究是“喜忧参半”的,一方面希望得到更多的研究成果,或者说创造出更多的反物质,来推动人类太空事业的发展。但是另一方面又担心反物质会被广泛用于军事当中,人类在各种争霸之中“玩火自焚”。

若反物质不加控制的进入军事领域会带来毁灭性的灾难

“反物质”做燃料的可行性

反物质的特性和应用前景确实非常不错,但是按照目前研究的进度来说,想把它用来做燃料,可能还要等待很长一段时间。其困难有两点,第一点就是这玩意儿的“造价”实在是太昂贵了,虽然大部分国家为了太空事业的发展都愿意投资,但是1克价值62.5万亿的天价还是让人望而却步

第二就是即使真的花费高价生产了,也难以保存下来。欧洲核子研究中心费时费力制造出来的反物质,只存在了0.17秒,这还是在小心翼翼保存的情况下。因此如何让反物质作为燃料储存,在人类需要的时候再与正物质湮灭迸发出能量,是目前依旧无法解决的事情

 

模拟用来装反物质的容器

综上所述,目前想将反物质作为燃料使用,还是存在诸多困难的。只能期待在科技进步的情况下,科学家能够找到解决的方案。待到那时,我们太空旅行耗费的时间将进一步减少,可能去火星只需要1个半月左右就够了!

其实不论是物质还是反物质的发现,都经历了比较漫长的时间。因此,我们在期待反物质研究尽快出现成果的时候,不妨耐心一点,没必要因为几十年间进程缓慢或者没有显著成果,就直接将其定义为“科学家的谎言”。毕竟在上世纪人类飞上太空之前,不少人认为“宇宙”的存在也是谎言。

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