60萬億美元一克,被譽為終極能源的反物質,究竟有多大威力?

在人類歷史上有三個尚無法完美解釋的神秘爆炸,它們分別是發生在3600多年前的 「印度死丘事件」,發生于1626年5月30日的 「王恭廠大爆炸」,發生在1908年6月30的 「通古斯大爆炸」

其中尤以通古斯大爆炸最為接近,因此有關這次爆炸事件的資料也最為詳細,這場發生在20世紀初俄羅斯西伯利亞森林的爆炸事件,毀傷范圍達到了驚人的2000平方公里,可以說是遠遠超出了當時熱武器的毀傷效應,因此長期以來有關通古斯大爆炸的原因,科學界一直眾說紛紜。

美國科學界在上世紀60年代認為,通古斯大爆炸并非小行星襲擊造成的,更不可能是核武器爆炸,因為當時原子彈之父都還沒出生,真正造成通古斯大爆炸的其實是反物質,即一種質能轉化率高達百分百的超級能源,而這些反物質就是隕石帶來的。

但什麼是反物質,它的威力為啥這麼大?

物理學家告訴我們,世間一切物質歸根結底都是由原子構成的, 而原子內部是原子核與核外電子,正常情況下核外電子都是負電,而反物質就是一直質量和帶電量與普通物質完全一樣,只是電荷相反的物質,也就是它們攜帶正電。

正電與負電的差別,導致了反物質一旦和正常物質發生接觸就會瞬間湮滅成純能量,也就是一克反物質與正常物質接觸后,宇宙中的就會憑空消失兩克物質,然后釋放出磅礴的能量,這股能量有多大呢?

根據愛因斯坦狹義相對論中的質能方程E=MC^2,1克「反物質」能釋放相當于4000多萬噸TNT炸藥的能量,比當年美國扔在日本廣島的原子彈的威力強2000倍。

這一切都是因為反物質的質能轉化率達到了100%,而核聚變的質能轉化率只有0.4%,核裂變只有0.135%, 至于我們日常生活中的化學燃料,質能轉化率差不多無線接近于0,因為化學燃料只是分子階段的能量轉移,遠遠比不上核反應,更比不上正反物質湮滅,因此化學反應前后質量不變也才能行得通。

然而目前除了宇宙中存在的天然反物質外,人工合成反物質的難度和成本都是非常高的,因為反物質只能在造價千億美元的加速器中產生,且每次產生的都是原子級別的反物質,比如2010年11月17日,歐洲核子研究中心通過大型強子對撞機,在制造出的數以千計的反氫原子中,成功地使其中的38個存在了大約0.17 秒。

在這種情況下,想要制備一克反物質就需要60多萬億美元,而且這些反物質還不能用常規手段儲存,因為它們一旦與正常物質發生接觸就會爆炸,所以只能用電磁陷阱來使反物質懸浮在高度真空環境中,然后再對其進行更深入的研究。

由于反物質湮滅后除了能量基本什麼都不會留下來,所以用反物質來解釋通古斯大爆炸還是比較合理的,但一個懸而未決的問題是:我們的宇宙為何會有反物質?

目前的宇宙學模型認為,我們的宇宙起源于138.2億年前的一次大爆炸,當時宇宙中的能量開始大批量轉為質量,宇宙中的正物質剛好比反物質多一丟丟,所以造成了宇宙層面的對稱性破缺,進而才有了如今的物質宇宙,以及物質構成的我們。

在這種情況下,我們的宇宙存在反物質幾乎是不可能的,但凡事皆有例外, 天文學界認為在宇宙中高度真空的「宇宙空洞」內,很有可能存在大量反物質,它們在幾乎不存在正常物質的空洞內可以長期穩定存在,等待人類去發現開采。

反物質的應用前景有多大?

在物理學家眼里,質能轉化率達到100%的反物質就是宇宙中當之無愧的終極能源,因為它已經達到了能量釋放的極限,整個過程完全沒有質量被浪費掉,所以一克反物質產生能量就夠整個人類文明用相當長時間。

如果用反物質來給目前的飛船供能,那麼前往5500萬公里外的火星將不需要半年,而只需要1個半月,而如果將飛船的推進裝置從工質推進再轉化為輻射推進或者電脈沖的話,反物質飛船的速度將達到準相對論水平,也就是光速的五分之一甚至更快,屆時人類文明就能真正實現遨游太陽系的夢想了。

搶先看最新趣聞請贊下面專頁

用戶評論