比氢弹还强的武器!与空气相遇能毁灭半个地球:反物质究竟是啥?

你的概念里地球上最强大的武器是什么?是曾经毁灭广岛、长崎的原子弹吗?还是在原子弹诞生几十年后被发明出来的更强于原子弹的氢弹?

不管怎么看,似乎都离不开“核武器”三个字。核聚变和核裂变已经是人类认知中最强大的能量反应了。

然而,科学家提出的一种新概念,可能会颠覆你的认知——那就是反物质。

它不仅拥有远超核聚变和核裂变的反应能量转化率,如果发生爆炸,它还将产生超过人类认知的威力,毁灭整个地球也不在话下!

反物质到底是什么?为什么会拥有如此巨大的威力?它的存在将给人类带来怎样的影响?是毁灭吗?又或者是技术的飞升呢?

反物质的来龙去脉

反物质到底是什么?科学家用一句话说明:反物质就是正常物质的反状态。反状态又是什么概念?其实这是物质微观角度的说法,也就是原子、质子这样的层面的说法。

我们知道,正常的原子的结构为带正电荷的原子核,在原子核外的则是带负电荷的电子。而反物质就像正常物质的镜像一样,是物质的一种倒装的表现形式,即反原子的结构为带负电荷的原子核和带正电荷的电子。

与正常情况反过来的,正电子和负质子也就被称为反粒子,它们与正常粒子的质量相同,但电荷相反。科学家设想,宇宙中可能存在一种物质,完全由和正常状态相反的反粒子构成,那就是反物质。

1995年,欧洲核子研究中心的科学家们就制造出了地球上第一批反物质——反氢原子。仅一年后,美国的科学家也如法炮制,在费米国立加速器实验室制造出了7个反氢原子。

后来,人类没有停止寻找反物质的脚步。不仅派出专门的航天器前往宇宙寻找反物质,还不断制造着反粒子。我国科学家赵忠尧也成了世界上第一个观测到反物质能量反应现象的物理学家——即正负电子对的湮灭现象。

不过,发现一个新东西并不稀奇,重要的在于如何使用它,也就是它对我们能产生什么有用的效果。反物质的最特别之处就在于它巨大的能量,甚至远超核聚变与核裂变,一旦能投入使用,人类的生产力就将有一个质的飞跃,届时宇宙旅行也不会是什么新鲜事。这也是人类科学家不断追寻反物质的最重要原因。

反物质为什么会有这么大的能量呢?解释这个问题需要我们引入一些物理学的概念。

反物质的威力从何而来?

要理解反物质为什么有这么大的威力,需要我们明白一个概念——质能转化率。一个有质量的物体通过一些化学或物理的反应转化出能量,并不是把它的所有质量都转化成能量,过程中必然会有其他的损耗。

就像一辆车从坡上滑下来一样,它不会永无止境地滑下去,而是到达一定的距离就停下,就是因为它滑下来的过程中还收到摩擦力的作用,它往下滑的惯性就渐渐被损耗干净了。质能转化的过程也像这样一样受到损耗。

因此,由于地球客观条件存在限制,地球上不可能有百分百把质量转化成能量的物质反应,也就是没有物质的质能转化率可以到达百分之百。除非人为地去创造反应条件。

以爱因斯坦的质能转化方程计算,原子弹反应的核裂变的质能转化率约为0.13%,也就是说,100g的核裂变原料中,只有0.13g转化为了能量。而氢弹反应的核聚变的质能转化率则约为0.7%,也就是说,100g的核聚变原料中,只有0.7g转化为了能量。

原子弹和氢弹是何等庞然大物,竟然只有这么一小部分产生了爆炸的威力,而那个威力却也已经足以摧毁一个人类文明的大城市。如果某种物质质能转化率能达到百分之百,而这种物质又落到内心险恶的人手中的话,摧毁地球也只是分分钟的事情。

而事实上,这种物质已经被发现了——正是反物质。反物质强大的地方就在于,它的质能转化率可以到达百分之百。不过不必过于杞人忧天,以人类目前的技术,还无法完全掌控它的存在。

如何将反物质投入实际应用?

虽然人类已经可以通过粒子加速器制造出反粒子,不过完全由反粒子组成的反物质却还只存在于理论中。

原因在于反粒子的保存极为困难。它有着不能与普通物质接触的特殊性质,因为一旦反粒子于普通物质发生接触,就会发生湮灭反应,爆发出巨大的能量。根据计算,仅1g反物质与正物质接触,其爆炸产生的威力就相当于4.3万吨TNT爆炸的威力,几乎相当于两颗原子弹同时发生爆炸。

然而,我们生存的地球的大环境中,却处处都是普通物质的正粒子。也就是说,反粒子即使被制造出来,也完全无法投入生产生活的使用中,因为它只能存在于真空环境里,无法与现实环境接触,更别提使用它来完成什么任务了。况且,即使是一点点反粒子与正粒子发生接触,也有很大可能会酿成我们无法承担的后果。

正因如此,科学家们不仅需要积极地制造、寻找反粒子,并从中摸索出反物质的身影,还要寻觅储存反粒子、反物质的容器,才能让它真正地造福人类、造福社会。

工具握在人手里,重要的是如何去使用它。反物质虽然有着毁灭地球的潜在能力,不过就像硬币总有两面一样,它发生反应时爆发出的巨大能量也是人类文明更近一步的关键所在。

一旦人类真正掌握了如何制造、储存、使用反物质,那么宇宙航行将不再是梦想,届时人类不仅可以瞬间穿梭几个星系,探索宇宙,甚至还能与外星文明交流,完成更伟大的文明融合……

届时,爆炸式的生产力发展也将使我们面临完全不同与以往的生活,或许到时候不再会有剥削和压迫,也可能到时候贫富差距将完全无法逾越。

反物质到底会带给人类灭亡还是新生?我们或许没办法在有生之年看到,不过只要人类不放弃追求它,我们的子孙后代就一定能见识到反物质社会的景象,究竟是福是祸,还要亲身经历过才知道。

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页面更新:2024-03-04

标签:反物质   氢弹   核裂变   威力   原子弹   粒子   科学家   能量   物质   空气   地球   武器   人类

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