關於反物質,你一直在被科幻誤導!看看這些數據你就明白了

以前曾有報道稱,美國軍方正在研發反物質武器。事情的真偽姑且不論,也許美國軍方確實曾經有過這個夢想,畢竟當初說美國研製出原子彈時也有很多人不相信。但是,隨著粒子物理學研究的不斷深入,人們現在對反物質有了更多的瞭解,美國軍方也不是傻子,他們現在應該很清楚,反物質雖然從理論到現實都客觀存在,但反物質既無法作為武器級的“大殺器”,也不能作為一種清潔能源造福人類社會,原因很簡單:現實中,人類無法聚集足夠多的反物質。

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說得太簡單也許沒什麼說服力,如果你對反物質感興趣,不妨看看下面這些數據,它會告訴你關於反物質的真相。反物質能夠製造炸彈,一直是科幻迷們嘴中津津樂道的話題。人們常常將反物質炸彈與廣島原子彈對應起來,聲稱1克反物質釋放的能量可以達到20000噸TNT當量。事實確實是這樣嗎?從理論上來說,是這樣的,實際上還不止“2萬噸TNT當量”這個數!

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下面就來算筆賬:1千噸TNT爆炸釋放的能量等於4.2×10^12焦耳,等於4.2萬億焦耳或4.2垓焦。焦耳是能量的單位,與質量和速度的平方成正比,1千克物體按1米每秒的速度移動時,其動能就是1焦耳。知道了這個概念,那麼1克反物質以光速運動時蘊含的能量為多少呢?1克等於10^-3千克,光速等於3×10^8米每秒,根據E=MC^2,E=10^-3×9×10^16kgm^2/S^2=9×10^13焦耳,或者等於90垓焦。

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上面說了,1千噸TNT的能量對應4.2垓焦,那麼90垓焦就對應21.4千噸TNT當量,也即2.14萬噸TNT當量。請注意,這是按1克反物質計算的,反物質炸彈是利用了等量的正、反物質湮滅的原理,所以只需要0.5克反物質就可以達到廣島原子彈一樣的摧毀能力。但是,要得到這個能量的前提是,你要製造出這麼多反物質,並且將之儲存起來並一次性釋放出來。那麼,製造1克反物質很簡單嗎?需要花多長時間?

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1克反質子的數量是6×10^23個,而1克正電子的數量是10^26個。世界上現有的最強大的反質子源位於美國的費米實驗室,他們的記錄是在2007年6月份花了1個多月的時間生產了10^14個反質子。如果他們保持這種速度持續生產,1年可以生產大約10^15個反質子,約為十億分之1.5克,或1.5納克。如果將這些反質子儲存起來,並與1.5納克的質子發生湮滅,能釋放出的總能量是多少呢?答案是約270焦耳,只能維持一顆小燈泡點亮大約5秒鐘!

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除了美國的費米實驗室,世界上還有一些其他設備也能生產反質子,包括歐核中心的反質子減速器在內。但即使如此,全世界的反質子總的年產量也不會超過3納克,如果將人類有史以來製造的反質子全部算上,總共也只能將一顆小燈泡點亮幾分鐘,僅此而已!至於像反氫這類物質,它是反質子和正電子的聚合物,按照歐核中心每秒可以合成幾百個反氫原子來計算,要得到1納克反氫需要10萬年!而要得到1克反氫,大概也就是能充滿一個兒童氣球的量,需要的時間和宇宙現有的壽命差不多長!



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