探秘反物質(zhì):未來星際航行新能源
發(fā)布時間:2022-06-17
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科學家認為,宇宙大爆炸后,形成了一正一反的兩個宇宙,就好像兩只對稱的翅膀一樣。正物質(zhì)宇宙就是目前我們生活在其中的宇宙,而反物質(zhì)宇宙目前還沒被找到??梢哉f,以現(xiàn)在的人類科技水平衡量,反物質(zhì)宇宙是看不見摸不到的世界。那么反物質(zhì)究竟存不存在?科學家還沒找到直接證據(jù)。但科學家已經(jīng)制造出很多反粒子,這似乎從側(cè)面印證了反物質(zhì)的存在。

大家應(yīng)該怎么理解燒腦的反物質(zhì)呢?就拿小明照鏡子來舉例吧。如果鏡子中的人影真的存在,并出現(xiàn)在小明面前,大家就可以用“反小明”來稱呼他。按照科學家的設(shè)想,有那么一個神奇的地方,全部是由反食物、反建筑、反恒星等組成的,被稱為反物質(zhì)世界。

眾所周知,物質(zhì)組成依次細分為分子、原子、粒子,而粒子包括電子、質(zhì)子、中子等。按照物理學中“等效真空理論”的說法,這些粒子也會對應(yīng)著特性相反的反粒子,如反電子、反質(zhì)子、反中子等。

在反粒子的基礎(chǔ)上,科學家們提出了“反物質(zhì)”的概念,進而推廣到反物質(zhì)宇宙。根據(jù)反粒子理論,科學家制造出了正負電子對撞機,并得到反電子,很快又制造出了反質(zhì)子和反中子等。

既然正、負是相反的,正粒子和反粒子要是碰到一起,就會“同歸于盡”,這種現(xiàn)象被科學家稱為“湮滅”。可是,宇宙大爆炸后,物質(zhì)存在至今,反物質(zhì)又去了哪里呢?

有人認為,根據(jù)天文觀測和科學推算,大約離地球1億光年的空間范圍內(nèi)都是由正物質(zhì)組的,沒有反物質(zhì)存在。可如果真是這樣,那么當反物質(zhì)漸漸靠近正物質(zhì)世界的時候,我們生存的世界豈不是面臨著滅頂之災?這個假說也成了一些科幻作品的思路來源。

根據(jù)量子力學,能量是守恒的,宇宙大爆炸后既然產(chǎn)生了正物質(zhì),必然也會產(chǎn)生“相等”的反物質(zhì)。那么我們又如何在宇宙中找出反物質(zhì)呢?

科學家想了很多辦法尋找反物質(zhì),除發(fā)現(xiàn)了少量反粒子,并無太大收獲。原因之一是反物質(zhì)和正物質(zhì)所發(fā)出的光應(yīng)該是一樣的,所以很難從光譜上尋找到反物質(zhì)。

即便如此,反粒子的應(yīng)用價值仍是很大的。目前在醫(yī)學領(lǐng)域有一種基于反粒子原理的技術(shù)被廣泛利用,那就是正電子斷層造影。同其他手段相比,它可以幫助醫(yī)生更清晰地了解病人的細微病灶。

其實,醫(yī)療只是反物質(zhì)應(yīng)用價值的“牛刀小試”。面對地球資源日益枯竭的現(xiàn)狀,人類急需尋找新能源,而反物質(zhì)被科學家普遍看好。理論上,反物質(zhì)蘊含的能量是非常巨大的。制造星際航行火箭時通常需要成百上千噸液氫液氧推進劑,但如果改用反物質(zhì)的話,只需要0.01克就足夠了!因為氫和反氫混合湮滅的過程會釋放驚人的能量,遠遠超過原子級別的核能。

截至目前,科學家仍未發(fā)現(xiàn)反物質(zhì),但反粒子的發(fā)現(xiàn)和應(yīng)用已經(jīng)讓科學家備受鼓舞。隨著技術(shù)進步,相信發(fā)現(xiàn)反物質(zhì)為期不遠。



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