提到反物質(zhì),最讓人能聯(lián)想到的應(yīng)該不是它真是科學(xué)中的概念,而是眾多小說(shuō)電影種描述的對(duì)反物質(zhì)的幻想。
星際迷航中的聯(lián)邦星艦企業(yè)號(hào)
把反物質(zhì)用作飛船的燃料,是在星際迷航系列中的基礎(chǔ)設(shè)定。
阿西莫夫幻想的機(jī)器人大腦
著名科幻小說(shuō)家阿西莫夫,在他的眾多機(jī)器人作品中,認(rèn)為機(jī)器人腦中的電子是反物質(zhì)電子,也就是正電子(普通電子帶負(fù)電,電子的反粒子就是正電子)
不過(guò)在現(xiàn)實(shí)生活中,反物質(zhì)并不是一種燃料,也不是機(jī)器人腦中的電子元件,而是一種由眾多反粒子組成的物質(zhì)。早在100多年前??茖W(xué)家們?cè)谝粋€(gè)描述電子的方程中發(fā)現(xiàn),其中電子的取值可以是正數(shù),也可以是負(fù)數(shù)。所以就開(kāi)始推測(cè),我們的世界可能存在一種反物質(zhì),反物質(zhì)由反粒子組成,就像我們世界的物質(zhì)由粒子組成。
鏡像世界
早期的理論認(rèn)為, 反物質(zhì)由反粒子組成, 反粒子是粒子脫離負(fù)能量狀態(tài)后留下的空洞, 因此反粒子與相應(yīng)的粒子可以湮滅。 這種湮滅有可能使粒子與反粒子同時(shí)轉(zhuǎn)化為能量, 這是理論上所能達(dá)到的最高能量轉(zhuǎn)化效率。
經(jīng)過(guò)計(jì)算表明, 1 克反物質(zhì)與 1 克物質(zhì)湮滅所產(chǎn)生的能量就足以超過(guò)二戰(zhàn)末期美軍投擲在日本廣島和長(zhǎng)崎的兩顆原子彈所釋放能量的總和。 不難設(shè)想, 若有朝一日人類能廣泛利用反物質(zhì)作為能量來(lái)源, 無(wú)疑將會(huì)帶來(lái)巨大的技術(shù)飛躍。
最高能量轉(zhuǎn)換,正反物質(zhì)湮滅
遺憾的是,隨著大量實(shí)驗(yàn)的進(jìn)行,人類在短短幾年之后便發(fā)現(xiàn)了第一顆反粒子,正電子。正電子的出現(xiàn)證明了反粒子并非是粒子脫離負(fù)能量狀態(tài)后產(chǎn)生的空洞,而是與電子電荷相反的粒子。不過(guò)關(guān)于正反粒子湮滅所帶來(lái)的巨大能量,依然是正確的。
1933年首張觀測(cè)到正電子存在的云室照片
在之后的幾十年,世界上相繼發(fā)現(xiàn)了反中子,反質(zhì)子甚至反氫原子等反粒子。反物質(zhì)的發(fā)現(xiàn)與生產(chǎn)已經(jīng)并不是什么新鮮事。但對(duì)于反物質(zhì)的保存,仍然是一個(gè)巨大的技術(shù)難題。反粒子遇到正粒子就湮滅,所以目前實(shí)驗(yàn)室產(chǎn)出的反物質(zhì),都極其微量,并且都是發(fā)現(xiàn)后瞬間消失。如果人類有一天能想辦法制造出保存反物質(zhì)的裝置,他將不止是推進(jìn)宇宙飛船的燃料,而是推動(dòng)整個(gè)人類文明的燃料。
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