三分钟谈科普
制作 1 克反物质的成本高达 625万亿美元。 究竟什么是反物质?
宇宙中有很多反物质,一旦它与我们的世界接触,两者就会相互抵消。人类以难以想象的高昂成本成功地制造了反物质。 究竟什么是反物质?研究它有什么意义?
顾名思义,我们的世界是由物质构成的,即所谓的物质反物质与我们世界的反面。事实上,这不仅仅是一个假设,而是一个真实的事情。
说到反物质,就不得不提英国理论物理学家狄拉克。 他将薛定谔方程与相对论联系起来,并提出了它狄拉克方程
最初,每个人都为这个等式感到高兴然而,随着研究的深入,我们发现了一个非常严重的问题,颠覆了常识,也就是说,根据狄拉克方程,电子存在负能量状态。
传统意义上的电子带负电,在带正电的质子周围高速移动,质子和中子组成原子核,它们与电子一起组成原子。
然而,根据狄拉克方程,电子存在负能量状态,即存在带正电的电子。 根据物理学理论,带正电的电子只能在带负电的质子周围移动与反中子一起构成反原子。
当反原子结合时,它们会形成反物质。 这是一种与我们世界的实质完全相反的构图形式,也可以称为镜像形式。
根据科学家的猜想,当物质遇到反物质时,两者都被湮灭就像灭霸打了个响指后,半个世界都消失了。
所以可以说反物质是世界上最危险的东西,无形地杀死人,真正遭遇的最终结果只能是离奇失踪,那种变成悬而未决的案件。
2024年,美国科学家安德森通过实验发现了反电子,2024年,意大利物理学家塞格雷和美国物理学家张伯伦首次发现了反质子。
2024年,美国科学家科克尔发现了反中子,反物质被证实是真实的。 直到2024年,欧洲核子研究中心才首次成功制造出反氢原子,证明人类具有制造反物质的能力。
然而,这种能力也仅限于实验室。 这套实验设备经过14年不间断的努力,共制造了100万亿个反氢原子
数量看起来异常大,但就重量而言,完全可以忽略不计,因为它们只有 10-10 克。 计算此实验的成本它的成本高达 62。 制造 1 克反物质5万亿美元是世界上最昂贵的物质之一
就我们普通人而言,我们觉得反物质就是这样,除了让我们这个世界的物质凭空消失之外,似乎没有其他用途,但实际上,如果人类真的控制了反物质,对未来的发展将具有重要意义
由于反物质的特殊性,在科学家眼中,它是人类的终极能源要知道,现在各大国正在开展的核聚变项目,一直没能拿到“终极能源”的称号,可见反物质能量的重要性。
可以这么说,如果存在文明等级,那么人类世界的文明很可能是最低级的文明。以我们目前的技术,核能是最高层次的能源,至于更好的核聚变,还停留在千秒实验中。
对于高等文明来说,核能对他们来说,就像打火机对我们一样,在平时可能用到,但绝对不叫能源。
现在我们看到美国的核动力航空母舰,感觉非常先进。 但在反物质能量面前,核能只是渣。为什么反物质能量这么好?
首先反物质能量转换效率特别高。我们目前使用的核能中只有大约1%到3%在裂变过程中转化为能量,其余的都损失殆尽。 在反物质与物质碰撞湮灭的过程中,可以释放出大量的能量,转化率可以达到100%。
更重要的是,反物质能量不会像核能那样在使用后产生大量废物。 反物质与物质碰撞后,同时归于虚无,不留痕迹。
其次反物质能量可以为航天器提供动力,推动它们达到更快的速度。目前,火箭等航天器仍主要依靠化石能源,大尺寸和重量限制了火箭的速度。
如果使用反物质,可以大大减少能量的重量和提及,并且输出功率更高。 根据科学家的计算,使用反物质能量的航天器,最高速度可达光速的70%
这样的速度意味着,人类可以在45分钟内从地球到火星,而不是现在半年多。 近地行星实现“一小时交通圈”。,人类探索宇宙的范围将大大增加。
离地球最近的比邻星大约是4以今天的宇宙飞船的速度,2光年的距离是根本无法企及的,而有了反物质能量宇宙飞船,人类可以在6年内到达这个区域星际跳跃变得容易。
在科幻小说**和电影中,经常出现的曲速引擎、跳跃引擎等,基本上都是以反物质作为推进能量,以目前拥有的能量,人类是不可能达到这样的速度的。 在反物质能量的掌握下,星际旅行不是梦。
第三反物质可以作为能源,当然也可以作为能源,就像核能一样。在许多美国大片中,都提到了反物质炸弹。 只需要几克反物质,爆炸后就足以炸毁一座大城市,而反物质和物质被湮灭时释放出的大量能量,远比氢弹等核弹威力大。
无论如何,反物质是未来人类的重要能源,但以目前的科学技术水平,实现反物质的大规模应用还存在许多困难还有很长的路要走。
首先反物质的制备和保存非常困难。当科学家发现反物质时,他们都很兴奋,但在试图制造它的过程中,他们发现这很困难。 无论是使用粒子对撞机还是激光器,制备效率都非常低。
就像 CERN 花了 14 年时间准备 10-10 克的力量一样,这确实是真的“行动猛如虎,回头看才15”。
这 15 之后的单位不是克,而是微克(1 克 = 100 万微克)。 这点反物质,别说当**或者驾驶宇宙飞船了,连一杯水都煮不开。
其次,如果你现在想制造反物质,你需要投入大量的能量。 制备的反物质能量产生的能量不足以补偿反物质产生所消耗的能量。 它消耗了大量的能源和大量的金钱,这是目前反物质制造过程中的难点。
第三反物质同样难以保存。 从前面的解释中,我们也可以理解,反物质一旦遇到物质,就会碰撞湮灭。 因此,反物质产生后,只能存放在特殊的容器中几秒钟,如果与杯壁碰撞,它会立即消失。
一旦接触到它“最终会在一起”的性质是科学家头疼的问题,也给反物质的研究和应用带来了很大的阻碍。 在目前的技术条件下,甚至很难保存,更不用说将其用于能源、燃料或**
虽然反物质有很多好处,但如果以上几个障碍都解决不了,反物质注定在现代人类身上没有机会。 然而,随着科学技术的进步,反物质必将被人类驯服,成为探索宇宙最重要的辅助工具之一。
在整个宇宙中,反物质大量存在,例如,当一股高能粒子流穿梭在宇宙中时,反物质就会被释放出来。
根据反物质的特性,一旦遇到物质,就会相互碰撞消失,所以宇宙中根本就不可能有物质,但现实是,我们整个地球的生物圈都活得很好,这证明没有反物质吗?
实际上宇宙中虽然存在反物质,但其数量远少于物质两者的数量不对称,这是宇宙不对称的表现之一。
正是因为物质的数量远高于反物质,我们的世界和宇宙中的许多星系才有机会存在,并最终形成一个波澜壮阔的宇宙。
然而,也有科学家推测反物质是否集中在一个特定的区域,然后在那里形成一个反物质宇宙,即一个与我们截然相反的宇宙
既然生命可以在我们的宇宙中形成,那么生命是否也存在于反物质宇宙中?然后也在物质上工作?但在他们的情况下,也许称我们的物质为“反物质”。
宇宙如此之大,以至于我们包罗万象,而我们只是在探索其中的一小部分浩瀚的宇宙,还有很多秘密等着我们去发现。
随着科学技术的进步,现在难以实现的技术将在未来成为非常普遍的技术!就像过去人们渴望能够像鸟儿一样在天空中飞翔,但现在他们不仅可以在天空中飞行,甚至可以飞出天空。 古人曾经在想象中描述月亮,但现在月亮对我们来说不再神秘了。 相信未来,反物质也是如此!