目前全世界科学实验获得的反物质加起来也还不够烧开一杯开水

在美国科幻片《星际迷航》里,宇航员把反物质用作星际飞船的燃料,而美国作家丹?布朗在畅销书《天使与魔鬼》中,把反物质描述成人类目前所知威力最大的能量源,它能以百分之百的效率释放能量,不造成污染,不产生辐射。然而,由于未知的原因,当今世界主要由物质构成,反物质似乎并不存在于自然界,正反物质的不对称疑难是物理学界所面临的一大挑战。

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1928年,英国科学家保罗·狄拉克预言了反物质的存在。四年后,另一位科学家证明了这是真的。

反物质是由与普通物质相同但带相反电荷的粒子组成的。世界上的每一个粒子都有一个相反的反粒子。

反物质是正常物质的对立面,更具体地说,反物质的亚原子粒子具有与正常物质相反的性质,这些粒子的电荷是相反的。

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当普通物质与反物质相遇时,它们通常会发生碰撞。我们无法通过观察来分辨一个物体是由普通物质还是反物质构成,但是由于在广袤的宇宙中,星云和反物质星云相互碰撞并发生湮灭的奇观并不常见,我们可以确信在宇宙(至少是已知的宇宙)中,几乎所有我们能观察到的物质都是由普通物质构成的。我们的宇宙对反物质并非友善之地。

2008年,美国俄亥俄州立大学加里·史德曼教授想到了另一种方法也许能找到宇宙中的反物质。因为有些时候巨大的星系团之间会相互碰撞,假设其中一个星系团是由物质组成,另一个则由反物质组成,那么它们碰撞后会相互湮灭,放出大量的X射线和伽马射线。

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为了寻找反物质,史德曼将星际中“严重撞车事故”的产物——子弹星系团列为研究对象。他仔细查看了美国宇航局钱德拉X射线天文台和康普顿伽玛射线天文台的观测结果,但都没有什么重大发现,X射线和伽玛射线的量很少,那里大约每100万个粒子中才有3个反粒子。

同一年,科学家们在我们的银河系中发现了一朵庞大但稀薄的反物质云。它围绕在银河系中心附近,并发出伽玛射线。欧洲航天局的射线卫星观测表明,这朵云并不在银河系的正中间,似乎是尾随着某颗散发X射线的恒星。这里的反物质可能不是宇宙诞生时遗留下来的,它们更有可能起源于恒星。这颗恒星周围有一个黑洞,当恒星周围的气体脱离恒星,会被黑洞“吃掉”,这个高能的过程将产生反物质。

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人类首次捕捉到反物质是在2010年11月,欧洲科学家成功制造出了数以千计的反氢原子,并成功使其中的38个反氢原子存在了0.17秒,这是一个历史性突破。其实在早些时候,也有科学家制造出少量反氢原子,但由于存在时间太短,无法确认。

曾经有人称5000万分之1克反物质释放的能量能摧毁一座大楼,只需要1克反物质就能毁灭整个地球。事实上当你真正了解反物质能后就会认为上述的说法都是不切实际的天方夜谭。2017年以色列科学家做过一次关于反物质的实验,发现1克反物质与1克正物质碰撞湮灭后释放出1.8E15焦耳能量。

1焦耳能量能将一个重为102克的苹果抬高1米,那么1.8E15焦耳能量能将1.836E13千克物质抬高1米,而我们地球重量约为5.965E25千克,所以1克物质释放出能量不足以毁灭整个地球,不过毁灭一座城市还是轻而易举的。

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当然反物质的研究最主要的并不是为了做炸弹,是网络上老有人用反物质与炸弹相比,才有了这种误导。

反物质的终极作用,是为了人类获得更高效的能源。尤其是星际旅行,如有能找到又轻便又巨大的能源,就能够飞的更快更远,实现人类走向深空的梦想。

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