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探秘反物质:未来星际航行新能源

时间:2022-07-07 07:25:34 来源:科普之家 作者:中国航天报 栏目:头条 阅读:52

科学家认为,宇宙大爆炸后,形成了一正一反的两个宇宙,就好像两只对称的翅膀一样。正物质宇宙就是目前我们生活在其中的宇宙,而反物质宇宙目前还没被找到。可以说,以现在的人类科技水平衡量,反物质宇宙是看不见摸不到的世界。那么反物质究竟存不存在?科学家还没找到直接证据。但科学家已经制造出很多反粒子,这似乎从侧面印证了反物质的存在。

大家应该怎么理解烧脑的反物质呢?就拿小明照镜子来举例吧。如果镜子中的人影真的存在,并出现在小明面前,大家就可以用“反小明”来称呼他。按照科学家的设想,有那么一个神奇的地方,全部是由反食物、反建筑、反恒星等组成的,被称为反物质世界。

众所周知,物质组成依次细分为分子、原子、粒子,而粒子包括电子、质子、中子等。按照物理学中“等效真空理论”的说法,这些粒子也会对应着特性相反的反粒子,如反电子、反质子、反中子等。

在反粒子的基础上,科学家们提出了“反物质”的概念,进而推广到反物质宇宙。根据反粒子理论,科学家制造出了正负电子对撞机,并得到反电子,很快又制造出了反质子和反中子等。

既然正、负是相反的,正粒子和反粒子要是碰到一起,就会“同归于尽”,这种现象被科学家称为“湮灭”。可是,宇宙大爆炸后,物质存在至今,反物质又去了哪里呢?

有人认为,根据天文观测和科学推算,大约离地球1亿光年的空间范围内都是由正物质组的,没有反物质存在。可如果真是这样,那么当反物质渐渐靠近正物质世界的时候,我们生存的世界岂不是面临着灭顶之灾?这个假说也成了一些科幻作品的思路来源。

根据量子力学,能量是守恒的,宇宙大爆炸后既然产生了正物质,必然也会产生“相等”的反物质。那么我们又如何在宇宙中找出反物质呢?

科学家想了很多办法寻找反物质,除发现了少量反粒子,并无太大收获。原因之一是反物质和正物质所发出的光应该是一样的,所以很难从光谱上寻找到反物质。

即便如此,反粒子的应用价值仍是很大的。目前在医学领域有一种基于反粒子原理的技术被广泛利用,那就是正电子断层造影。同其他手段相比,它可以帮助医生更清晰地了解病人的细微病灶。

其实,医疗只是反物质应用价值的“牛刀小试”。面对地球资源日益枯竭的现状,人类急需寻找新能源,而反物质被科学家普遍看好。理论上,反物质蕴含的能量是非常巨大的。制造星际航行火箭时通常需要成百上千吨液氢液氧推进剂,但如果改用反物质的话,只需要0.01克就足够了!因为氢和反氢混合湮灭的过程会释放惊人的能量,远远超过原子级别的核能。

截至目前,科学家仍未发现反物质,但反粒子的发现和应用已经让科学家备受鼓舞。随着技术进步,相信发现反物质为期不远。

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