首页 / 探索 / 只需要1克,就能将人类送上火星!这也许是我们的终极能源

只需要1克,就能将人类送上火星!这也许是我们的终极能源

说到最厉害的武器,大家脑海里首先浮现的肯定是核武器,印象最深的莫非原子弹了。在日本广岛长崎投下的二颗原子弹,让人们第一次感受到了核武器的可怕。当然,随着科技的进步,现在核武器的当量、威力都是当时那两颗原子弹的很多倍。那么,除了核武器,还有没有什么威力更大的武器呢?有的,在哪种武器中,原子弹不过是一个小小的鞭炮而已!

只需要1克,就能将人类送上火星!这也许是我们的终极能源

那种比核武器威力强大数万倍的终极武器,人类目前还没有能力制造出来,也无法对哪种物质进行掌控,人类正在寻求如何才能很好地控制它。它不仅仅可以作为超级武器填充原料,甚至可以成为人类文明等级提升的基础,这就是可秒杀核武器的终极能源——反物质。

我们知道,现阶段人类执行太空任务的首选能源是太阳能,太阳能可以为工作在其他行星上的或者太空中的探测器,提供持续数十年来的能量来源。但这是这有一个限制,那就是要在太阳能够照耀得到的地方,如果人类想要飞出太阳系,太阳就不能发挥作用了。那我们将需要更强大的原料作为能源,来支撑我们向着宇宙的深处前进。

只需要1克,就能将人类送上火星!这也许是我们的终极能源

据美国肯特州立大学高级研究员表示,从理论上来说,用反物质作为火箭的燃料是可能的,而且反物质火箭的速度理论上能够达到光速的70%。在科幻电影星际迷航中的“企业号”宇宙飞船,不但可实现曲速飞行,还可以超光速抵达宇宙中任何一个地方,依靠的正是它的反物质动力系统,虽然这个想法有点超前,但是这也并不是编剧随便虚构出来的,而是有着科学的理论依据的。它就是爱因斯坦的质能方程E=mc^2

反物质武器之所以不能归纳为核武器一类,是因为它并不会产生核裂变或核聚变反应,而是采用另外一种方式来释放能量,这种方式叫做湮灭。湮灭产生的能量最大的特点就是发生反应的正反物质的质量会完全转化成能量,转化率为100%,没有损耗也没有浪费,是理论上效率最高的能源。

只需要1克,就能将人类送上火星!这也许是我们的终极能源

我们来做一个比较,如果采用核能发电想要供应全世界一年的总用电量,需要核电反应堆约65000吨的铀作为原料,而如果用反物质替代核电反应,只要5556公斤就能达到相同的效果!航天飞机中巨大的燃料箱和推进器中的燃料,如果能够替换成反物质的话,则只要100毫克(0.1克),就可以达到同样的效果。一个兵乓球大小的反物质湮灭所产生的能量,就可以让一艘太空飞船巡航数百光年。

我们都知道电子是带有电荷的基本粒子,爱因斯坦曾经据相对论说过反物质的存在。它说对于一个质量为m,所带电荷为e的物质,就一定有一个质量为m,所带电荷为-e的物质。这种带电荷的电子叫做正电子,我们可以理解为它是电子的镜像,那么同样的反质子、反中子、反中微子、反介子、反超子,等等这些粒子统称为反粒子。由这种反粒子构成的物质就是反物质,1928年,英国物理学界 perstar保罗狄拉克,提出了电子的相对论方程也就是狄拉克方程,狄拉克方程从理论上证明了反粒子的存在,过了仅仅不到5年1932年美国科学家卡尔安德森,在研究一种来自遥远太空的宇宙射线过程中,意外地发现了正电子,从而证实了狄拉克的理论,1936年瑞典皇家科学院对安德森授予了诺贝尔物理奖。

只需要1克,就能将人类送上火星!这也许是我们的终极能源

说到这里,我们应当明白,其实更早发现反粒子的人并不是安德森,而是他的同门师兄弟,中国物理学家赵忠尧。赵忠尧研究硬γ射线的时候,发现了—种叫做反常吸收现象,这个反常吸收现象就是来自正反粒子的相互作用,据瑞典皇家学会内部人员透漏说,学会曾郑重考过授子赵忠尧诺贝尔奖,但是当时一个德国的物理学家提交的一份学术报告中说,物理实验的结果与赵忠尧不符。但是最终证明了是这个物理学家产生的错误,而且第三年赵忠尧院士回国开始建设祖国的核物理研究事业,所以就与诺贝尔奖擦肩而过,具体原因你懂的。

只需要1克,就能将人类送上火星!这也许是我们的终极能源

赵忠尧是谁可能很多朋友不熟悉,但是他的学生名单可以亮瞎双眼,杨振宁、李政道、朱光亚、王淦昌、钱三强、钱伟长、稼家先,等著名物理学家都是他的学生!

当然,网上曾流传过1/5000克反物质可以摧毁大型设施,几克反物质就能摧毁地球纯属谣言。1克反物质与1克正物质湮能够释放出180万亿焦耳的能量,相当于4.3万吨的TNT当量,接近广岛原子弹的3倍。因此反物质除了可以作为人类的终极能源,还可以成为威力强大的终极武器。

理论上只要一斤(500g)反物质作为原料,威力就可以超过人类试爆最大的热核氢弹–沙皇炸弹。与核武器相比,反物质武器不仅威力强悍,最重要的是干净。湮灭时生的是高能射线,它不会在爆炸后留下辐射尘埃。其实这才是最可怕的。因为基于这个特点,反物质武器理论上可以作为常规武器来使用,但是威力却可以达到常规武器的万亿倍。

只需要1克,就能将人类送上火星!这也许是我们的终极能源

现在的人类文明在核武器阴影的笼罩下已经十分危险,反物质武器—旦被制造出来,世界毁灭的危险系数就会剧增。其实美国早在冷战时期开始,就对反物质巨大的杀伤力产生了浓厚的兴趣,从那个时候就开始资助反物质相关的物理研究。不过我们暂时不用担心,以目前的人类技术来看,别说制造反物质武器,想用反物质湮灭产生的能量烧生壶开水的愿望都是无法实现的。

以目前的科学技术,反物质是无法在自然界找到的,所以如何获得和存储它是人类研究反物质的关键。既然自然界的反物质我们抓不住,那我们只能自己造了。目前制造反物质的唯一方法是粉碎质子,我们知道CERN(欧洲核子研究中心)的粒子加速器是目前世界上最大的,世界上第一批反氢原子就是CERN的科学家在1995年制造出来的。

只需要1克,就能将人类送上火星!这也许是我们的终极能源

2000年9月18日CERN又成功制造出约5万个低能状态的反氢原子,这是人类首次在实验室条件下制造出大批量的反物质,迄今为止费米实验室的万亿电子伏特加速器( Tevatron),制造出的所有反质子加在一起只有十亿分之一克,CERN制造的所有反质子加起来仅为1纳克,德国的电子同步加速器(DESY)制造出的正电子只有2纳克,而所有这些反物质放在一起一次全部湮灭,产生的能星还不足以煮开一杯咖啡!

在1999年的NASA研究报告指出,以现有的技术CERN生产出一克反物质,需要花费的资金约为62.5万亿美元,尽管目前生产反物质的效率已经提高了3倍,产生出一克的反物质仍然需要花费20万亿美元,从生产成本上考虑,反物质无疑是目前世界上最贵的物质。从时间成本考虑,生产出一克的反物质需要世界上最大的粒子加速器不眠不休地工作4亿年,不仅生产成本巨大,由于反物质与物质相遇会发生湮灭,存储反物质更是相关领域的一大难题。

只需要1克,就能将人类送上火星!这也许是我们的终极能源

2010年11月,CERN利用反氢原子微的弱的磁性,首次利用“磁场陷井”成功地束缚住了氢原子72毫秒,原理是利用磁场和电场阻止反氢原子与陷阱的墙壁接触碰撞。2011年6月5日在英国《自然物理》杂志上报告说,CERN成功地将反氢原子抓住并保持了超过16分钟,也就是1000秒左右,这次抓住的反氢原子大多数处于低能状态,就是将温度降低到接近绝对零度,使反氢原子达到能量最低最稳定的状态。

虽然1000秒看上去很短,但是这个时间长度是之前的500倍,绝对算得是突破性的进展,预计到2022年CERN对反物质将会有进一步的研究成果。

只需要1克,就能将人类送上火星!这也许是我们的终极能源

理论上宇宙大爆炸早期应该产生过数量相当的物质和反物质,当物质和反物质相遇时发生湮灭完全转化成能量,所以原则上我们的整个宇宙都不应该存在,虽然科学家们在实验中发现在多次的粒子对撞试验中,都出现了正粒子与反粒子的衰变略有不同的情况,就是所谓的电荷宇称不守恒,这会导致正反粒子湮灭后会有微小的残留粒子,但是在数量上远远不足以解释这个问题。因为现实的情况是,正物质的数量比反物质的数量多出了至少一个宇宙,究竟是什么原因造成的反物质的对称性破坏,一直是困扰粒子物理学家和宇宙学家的最大难题之一。或者正反物质对称性并没有被破坏,可能只是有一个体量相当的“反物质宇宙”,存在在一个与我们的宇宙完全隔离的空间中。

只需要1克,就能将人类送上火星!这也许是我们的终极能源

实验室中创造出的和自然界中发现的都只是反粒子。不过世界上是否存在真正意义上反物质,科学家们还不能确定。但是人类已经开始将正电子应用到医学领域了。将含有放射性性的的葡萄糖或者蛋白质制剂注入人体,放射性元素一般使用碳11、氧15和氟18,这种制剂衰变的时候会释放出正电子,正电子在体内发生湮灭产生的伽马射线可以被用来构造图像,这种技术叫做正电子发射断层摄影术PET,PET是正电子技术在医学领域中最新的,并且非常成功的影像检查设备。正电子与电子湮灭还能够揭示金属疲劳的程度,这种方法在实际运用中快速、准确,可以用来检测飞机发动机的涡轮叶片。

只需要1克,就能将人类送上火星!这也许是我们的终极能源

虽然现在对于反物质的研究还处在一个非常初级的阶段,但是一切皆有可能,随着科技的进步,相信人类定会在未来解开终极能源的谜题,只希望到时候可以将反物质应用到造福人类的领域当中,而不是制造可怕的终极武器!

免责声明:本文来自网络,不代表爱读书立场,版权归原作者所有,向原创致敬,如有侵权,请联系我们删除。转载请注明出处:https://www.dushu263.com/338438.html
上一篇
下一篇

为您推荐

联系我们

联系我们

在线咨询: QQ交谈

邮箱: 200768998@qq.com

工作时间:周一至周五,9:00-17:30,节假日休息
返回顶部