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只需要1克,就能將人類送上火星!這也許是我們的終極能源!

說到最厲害的武器,大家腦海里首先浮現的肯定是核武器,印象最深的莫非原子彈了。在日本廣島長崎投下的二顆原子彈,讓人們第一次感受到了核武器的可怕。當然,隨著科技的進步,現在核武器的當量、威力都是當時那兩顆原子彈的很多倍。那么,除了核武器,還有沒有什么威力更大的武器呢?有的,在哪種武器中,原子彈不過是一個小小的鞭炮而已!

那種比核武器威力強大數萬倍的終極武器,人類目前還沒有能力制造出來,也無法對哪種物質進行掌控,人類正在尋求如何才能很好地控制它。它不僅僅可以作為超級武器填充原料,甚至可以成為人類文明等級提升的基礎,這就是可秒殺核武器的終極能源——反物質。

我們知道,現階段人類執行太空任務的首選能源是太陽能,太陽能可以為工作在其他行星上的或者太空中的探測器,提供持續數十年必的能量來源。但這是這有一個限制,那就是要在太陽能夠照耀得到的地方,如果人類想要飛出太陽系,太陽就不能發揮作用了。那我們將需要更強大的原料作為能源,來支撐我們向著宇宙的深處前進。

據美國肯特州立大學高級研究員表示,從理論上來說,用反物質作為火箭的燃料是可能的,而且反物質火箭的速度理論上能夠達到光速的70%。在科幻電影星際迷航中的“企業號”宇宙飛船,不但可實現曲速飛行,還可以超光速抵達宇宙中任何一個地方,依靠的正是它的反物質動力系統,雖然這個想法有點超前,但是這也并不是編劇隨便虛構出來的,而是有著科學的理論依據的。它就是愛因斯坦的質能方程E=mc^2

反物質武器之所以不能歸納為核武器一類,是因為它并不會產生核裂變或核聚變反應,而是采用另外一種方式來釋放能量,這種方式叫做湮滅。湮滅產生的能量最大的特點就是發生反應的正反物質的質量會完全轉化成能量,轉化率為100%,沒有損耗也沒有浪費,是理論上效率最高的能源。

我們來做一個比較,如果采用核能發電想要供應全世界一年的總用電量,需要核電反應堆約65000噸的鈾作為原料,而如果用反物質替代核電反應,只要5556公斤就能達到相同的效果!航天飛機中巨大的燃料箱和推進器中的燃料,如果能夠替換成反物質的話,則只要100毫克反物質作為原料,威力就可以超過人類試爆最大的熱核氫彈--沙皇炸彈。與核武器相比,反物質武器不僅威力強悍,最重要的是干凈。湮滅時生的是高能射線,它不會在爆炸后留下輻射塵埃。其實這才是最可怕的。因為基于這個特點,反物質武器理論上可以作為常規武器來使用,但是威力卻可以達到常規武器的萬億倍。

現在的人類文明在核武器陰影的籠罩下已經十分危險,反物質武器—旦被制造出來,世界毀滅的危險系數就會劇增。其實美國早在冷戰時期開始,就對反物質巨大的殺傷力產生了濃厚的興趣,從那個時候就開始資助反物質相關的物理研究。不過我們暫時不用擔心,以目前的人類技術來看,別說制造反物質武器,想用反物質湮滅產生的能量燒生壺開水的愿望都是無法實現的。

以目前的科學技術,反物質是無法在自然界找到的,所以如何獲得和存儲它是人類研究反物質的關鍵。既然自然界的反物質我們抓不住,那我們只能自己造了。目前制造反物質的唯一方法是粉碎質子,我們知道CERN的粒子加速器是目前世界上最大的,世界上第一批反氫原子就是CERN的科學家在1995年制造出來的。

2000年9月18日CERN又成功制造出約5萬個低能狀態的反氫原子,這是人類首次在實驗室條件下制造出大批量的反物質,迄今為止費米實驗室的萬億電子伏特加速器,制造出的所有反質子加在一起只有十億分之一克,CERN制造的所有反質子加起來僅為1納克,德國的電子同步加速器(DESY)制造出的正電子只有2納克,而所有這些反物質放在一起一次全部湮滅,產生的能星還不足以煮開一杯咖啡!

在1999年的NASA研究報告指出,以現有的技術CERN生產出一克反物質,需要花費的資金約為62.5萬億美元,盡管目前生產反物質的效率已經提高了3倍,產生出一克的反物質仍然需要花費20萬億美元,從生產成本上考慮,反物質無疑是目前世界上最貴的物質。從時間成本考慮,生產出一克的反物質需要世界上最大的粒子加速器不眠不休地工作4億年,不僅生產成本巨大,由于反物質與物質相遇會發生湮滅,存儲反物質更是相關領域的一大難題。

2010年11月,CERN利用反氫原子微的弱的磁性,首次利用“磁場陷阱”成功地束縛住了氫原子72毫秒,原理是利用磁場和電場阻止反氫原子與陷阱的墻壁接觸碰撞。2011年6月5日在英國《自然物理》雜志上報告說,CERN成功地將反氫原子抓住并保持了超過16分鐘,也就是1000秒左右,這次抓住的反氫原子大多數處于低能狀態,就是將溫度降低到接近絕對零度,使反氫原子達到能量最低最穩定的狀態。

雖然1000秒看上去很短,但是這個時間長度是之前的500倍,絕對算得是突破性的進展,預計到2022年CERN對反物質將會有進一步的研究成果。

理論上宇宙大爆炸早期應該產生過數量相當的物質和反物質,當物質和反物質相遇時發生湮滅完全轉化成能量,所以原則上我們的整個宇宙都不應該存在,雖然科學家們在實驗中發現在多次的粒子對撞試驗中,都出現了正粒子與反粒子的衰變略有不同的情況,就是所謂的電荷宇稱不守恒,這會導致正反粒子湮滅后會有微小的殘留粒子,但是在數量上遠遠不足以解釋這個問題。因為現實的情況是,正物質的數量比反物質的數量多出了至少一個宇宙,究竟是什么原因造成的反物質的對稱性破壞,一直是困擾粒子物理學家和宇宙學家的最大難題之一。或者正反物質對稱性并沒有被破壞,可能只是有一個體量相當的“反物質宇宙”,存在一個與我們的宇宙完全隔離的空間中。

實驗室中創造出的和自然界中發現的都只是反粒子。不過世界上是否存在真正意義上反物質,科學家們還不能確定。但是人類已經開始將正電子應用到醫學領域了。將含有放射性性的葡萄糖或者蛋白質制劑注入人體,放射性元素一般使用碳11、氧15和氟18,這種制劑衰變的時候會釋放出正電子,正電子在體內發生湮滅產生的伽馬射線可以被用來構造圖像,這種技術叫做正電子發射斷層攝影術PET,PET是正電子技術在醫學領域中最新的,并且非常成功的影像檢查設備。正電子與電子湮滅還能夠揭示金屬疲勞的程度,這種方法在實際運用中快速、準確,可以用來檢測飛機發動機的渦輪葉片。

雖然現在對于反物質的研究還處在一個非常初級的階段,但是一切皆有可能,隨著科技的進步,相信人類定會在未來解開終極能源的謎題,只希望到時候可以將反物質應用到造福人類的領域當中,而不是制造可怕的終極武器!

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