江苏龙网

  1. 首页 > 人文 > >

科学家|每克62万亿美元，这是地球上最贵的物质，可让人类实现星际旅行( 二 )



这样的宇宙就不会产生我们今天看到的行星、恒星、星系 ， 以及由正常物质构成的大尺度结构 。
但事实上 ， 观察我们今天的宇宙 ， 确实被正常物质所主导 ， 而反物质却消失的无影无踪了 ， 这只能说明当时宇宙中发生了我们现在理论上无法理解的事情；
导致现在物理学上的一个难题 ， 就是所谓的正反物质数量不对称的问题 。 目前看来 ， 早期的宇宙中正物质比反物质数量应该多了1/10亿 ， 最终把反物质消耗完以后 ， 剩下的正物质就留到了今天；

这些正物质就组成了我们今天在宇宙中看到的一切 ， 包括你和我 ， 以及你手中的手机 。
至于当时发生了什么？虽然我们现在不知道 ， 但科学家相信一定还有某种质量更高的粒子没有被我们发现 ， 正是这种粒子的正反物质版本不服从电荷对称（也就是C对称破缺）、以及电荷守恒（也就是CP对称破缺） ， 并且破坏了重子数守恒 。
它在衰变的时候 ， 就产生了正反粒子的不对称 。 希望未来我们可以找到这种粒子 ， 解开反物质的消失之谜 。
反物质为什么这么贵？
上文说了 ， 反物质和正物质相见以后就会完全湮灭掉 ， 是那种连渣都不剩的反应 ， 并且将它们自身所包含的质量会瞬间转化为纯能量 。
这个反应的效率要比核反应高出数百万倍 ， 核反应也只是通过原子核中质子和中子的重新组合释放出一部分有强力产生的结合能 。
这个过程中只会损失一小部分质量 ， 例如三个质子结合在一起形成氦4以后 ， 你拿称一称 ， 其实质量只损失了7% 。 相当小的一部分 。

但是你要拿四个反质子和四个质子 ， 让它们相遇 ， 那么就会瞬间损失8个质子的质量 ， 上图中的数字你可以大概算一下 ， 这个差距非常大 。
所以反物质确实比核能更加高效 ， 而且没有任何的残渣 ， 也就没有污染 。 这种物质简直就是宇宙中的终极能源 。
对人类来说这种物质的作用太大了 。
如此大的作用 ， 而且在宇宙中基本找不到 ， 人类制造起来还需要花费大量的时间和精力 ， 而且就算制造出来 ， 我们现在还没有一个好的办法储存它 。

其实人类从上个世纪发现反物质以来 ， 已经制备了极其少量的反物质 ， 也就是反氢原子 。
从上世纪开始费米实验室的电子加速器产生的反物质总量加起来只有15毫微克 ， 大型强子对撞机产生的反物质粒子加起来只有1毫微克 。
一克相当于十亿毫微克 ， 这意味着人类想造一克这样的反物质 ， 需要数万年的时间 。
而且这种物质还没有办法储存 ， 它和正物质会发生反应 ， 所以这种物质就不能装在我们已知的所有容器中 ， 而且也不能接触到空气 。
必须在真空中用磁场约束住才行 。
其实反物质不仅可以让我们实现星际旅行 ， 利用巨大的能量将飞船加速到接近光速 ， 而且它在医学上还有很大的用途 。

例如正电子发射断层摄影术（PET） ， 正是利用正电子产生的高分辨率的身体图像 ， 它的成像效果远远优于x射线扫描 ， 此外 ， 欧洲核子研究中心的ACE项目的科学家已经研究了反物质作为癌症治疗的潜在候选物 。
虽然说大量的制备反物质 ， 以及储存利用它们 ， 对人类来说还非常遥远 ， 毕竟我们现在连核反应都没玩转呢 ， 只要掌握可控核聚变 ， 那么人类的能量问题也就基本解决了 。
【科学家|每克62万亿美元，这是地球上最贵的物质，可让人类实现星际旅行】未来我们才能谈论反物质能源的问题 ， 导致人类要是用上了反物质 ， 那么我们估计已经具备了殖民整个银河系的能力 。
虽然很遥远 ， 不过幻想和梦想是不能少的 。


推荐阅读


上一篇：小胖先森|与Mate40系列同台发布！华为无线头戴式耳机官宣

下一篇：Trendforce集邦|电化学储能技术除了锂离子电池还有什么可供选择？