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歐洲核研究組織計劃用貨車運送反物質,感覺能拍科幻片了

在一個新項目中,研究人員正致力於第一次用貨車運輸反物質!

咱先來了解下什麼是反物質呢?它一種假想的物質形式,在粒子物理學裡,反物質是反粒子概念的延伸,反物質是由反粒子構成的,如同普通物質是由普通粒子所構成的。

物質與反物質的結合,會如同粒子與反粒子結合一般,導致兩者湮滅,且因而釋放出高能光子或伽瑪射線。

愛因斯坦預言過反物質的存在。按照物理學家假想,宇宙誕生之初曾經產生等量的物質與反物質,而兩者一旦接觸便會相互湮滅抵消,發生爆炸併產生巨大能量。深入研究反物質,是解開宇宙起源之謎的重要環節。

反物質潛在且十分誘人的用途是用來製造星際航行火箭的超級燃料。將氫和反氫混合湮滅來獲得能量,這種燃料的 0.01 克所產生的推力相當於 120 噸由液態氫和液態氧組成的傳統燃料。

此外,利用反物質能進行星際旅行,還可以減少攜帶燃料的質量,進一步提高飛行器的飛行速度。

從理論上說,不到 500 克反物質的破壞力超過世界上最大氫彈的威力。反物質極不穩定,它可以把接觸到的任何東西化為灰燼……連空氣也概莫能外。

僅僅一克反物質就相當於 20 萬噸當量的核炸彈的能量——比當年扔在廣島的那顆原子彈要強 2,000 多倍。

愛因斯坦曾計算過這種完整的能量釋放比率,跟這種完全的能量釋放相比,核裂變就像劃燃一根安全火柴一樣微不足道。如果應用不當,人類面臨的,將是地球毀滅。

宇宙中果真存在神秘的反物質,它們在哪裡?為解開這個世紀之謎,中國和義大利在西藏海拔 4,300 米的羊八井地區,建成了世界上第一個 1 萬平方米「地毯」式粒子探測陣列實驗站,用以接收來自宇宙的高能射線和反物質粒子。

據高能物理所天體宇宙實驗室研究員盧紅博士介紹,宇宙高能射線是人類能獲得的惟一來自太陽系以外的物質樣本。長期以來,它一直是科學家探索宇宙奧秘的研究對象。

自從宇宙大爆炸理論出現後,科學家又一直致力於從宇宙射線中找到猜想中的神秘的反物質。

中國和日本科學家早在十年前已在羊八井地區設置了分散的外觀如蜂箱的粒子探測器,開展了宇宙射線的研究。先後接收到了正電子、μ 子、л 介子等高能粒子。

而改建新的「地毯」式探測陣列,除了面積更大,還由於它是由玻璃板一樣的方形平板組成,可以像鋪地毯一樣拼接而幾乎沒有縫隙,彌補了過去間距過大,丟失信息的缺點。

除此之外,位於法國和瑞士邊界,耗資 80 億美元,由 2,000 多名物理學家花費 14 年時間建造的大型強子對撞機---(LHC),已經在 2008 年 9 月 10 日首次運行,用來探索反物質和宇宙大爆炸開始後萬億分之一秒內宇宙中物質的組成。

1979 年,美國科學家把一個有 60 層樓高的巨大氣球放到離地面 35 公里的高空,氣球上載有一批十分靈敏的探測儀器,結果,它在高空獵取了 28 個反質子。這是在地球以外第一次發現的反物質。

雖說是探測到了反物質的存在,但是該怎麼運輸它們呢?人類可是要利用它們造火箭去火星的。

就目前這個階段來說,科學家們還只能用特殊裝置長時間容納反物質,但是無法把反物質運送到別處。

歐洲核研究組織(CERN)的粒子物理學家們操作著世界上最大的粒子物理實驗室,反物質在許多不同的實驗中產生,但捕獲、儲存和運輸仍是一項極其艱巨的任務。

但現在,科學家們搞了一個新項目,叫做反質子不穩定物質湮滅(PUMA)項目,計劃用貨車運送反物質,聽起來像不像科幻小說?

PUMA 項目將採用一輛貨車將反物質運送到幾百米外的另一個反物質研究項目現場,別小看這幾百米的距離,科學家為此還得準備數年。

為了完成這一偉大的旅行,歐洲核子研究中心的研究人員正在開發一種名為「lock」的反質子技術,反物質會被磁場和電場懸浮在真空中

科學家預測這種反質子技術能夠同時存儲 10 億個反質子數周,這是現有技術能儲存的 100 倍以上,並允許其緩慢且安全的移動。

有人會問,這到底安不安全?對此科學家表示即使 10 億反質子在某種程度上與實際物質接觸,仍然不足以炸掉一個蘋果,更不用說研究設施了。

你可能不知道,反物質可以說是世界上最貴的物質了。NASA 估計,製造一克的反氫原子所需成本高達 62.5 萬億美元(約合人民幣 420 萬億元),而反氫是最簡單的反物質形式,製造其他的反元素會更加昂貴。

現在人類只能製造出少量的反物質,都只用於科學研究,不賣。那麼,為什麼反物質如此昂貴呢?

最主要的原因是這東西製造起來極其不容易,需要消耗巨大的能量。為產生反物質,需要通過粒子加速器(如大型強子對撞機)把亞原子粒子加速到接近光速,然後把它們撞向金屬塊或者讓它們互相碰撞。

在這種劇烈的碰撞過程中,將會釋放出大量的能量,其中一些轉化為物質和反物質。之後需要用特殊的裝置來捕獲反物質,因為它們一旦與物質接觸就會發生湮滅。

如果把人類製造的所有反物質同時湮滅,釋放出的能量甚至不夠燒開一杯水。科學家在大型強子對撞機上花費數十億美元,才能獲得極少量的反物質(十億分之幾克)


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