反物质到底有多可怕?仅一克就相当于2颗广岛原子弹爆炸的威力!
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在地球上生活着各种各样的生物,有海洋生物、有陆地生物、有两栖生物和微生物等等,人类就是由陆地生物进化而来的,人类诞生于200多万年前,是由猿类生物进化而来的,不过人类和其它生物最大的区别在于,人类是地球上最有智慧的生命,从人类诞生以后就开始不断的研究和探索世界的奥秘,现在人类已经能够对世界有了一定认知,随着人类科技的进步,人类发明了很多先进的武器,比如说核武器,核武器是目前人类制造出威力最大的杀伤性武器,一般分为原子弹和氢弹,它们都是通过核反应释放出巨大的能量,从而达到巨大规模的破坏性作用。
原子弹的原理是核裂变,当一个中子快速冲击铀235的原子核时,铀235会分裂出钡元素和氪元素,然后释放出2-3个中子跟200兆的能量,科学家经过研究发现,释放出来的2-3个中子会继续冲击其它的铀235来不断产生能量,这个过程就是核裂变,科学家经过计算得出,一克铀235的威力就等于20吨TNT,也就说明这一克铀就能随随便便炸掉6栋楼,根据爱因斯坦的质能方程式计算,核裂变的质能转化率大约是百分之0.13,也就是100g的裂变物质,只有0.13g被转化成了能量,而核聚变约为百分之0.7,也就是100g的核聚变物质,有0.7克被转化为能量,而核聚变反应要比核裂变反应更加强大。
核聚变是指两个或多个氢元素合成一个重元素的过程,在核聚变反应中,两个原子核靠近并融合成一个新的核,释放出能量,核聚变的能量来源于原子核的质量差异,其中的一部分质量转化成能量并释放,核聚变反应需要高温、高压和高密度的环境才能够进行,通常通过使用强大的磁场和激光来控制反应过程,目前,核聚变反应已经被应用于核电站、实验室和太阳等自然现象的研究,总体来说,核聚变和核裂变的威力都非常强大,但是它们的不同之处在于领域不同,核聚变的优点是能够产生更多的能量,而且所需要的燃料更加丰富,不过目前人类还没有开发出可行的商业化核聚变反应堆,毕竟研发成本较高,技术难度很大。
而核裂变的优点在于技术比较成熟,能够在短时间内释放出巨大的能量,不过所需要的燃烧缺少,并且会产生较大的辐射和核废料问题,虽然核聚变和核裂变的威力都很强大,但是它们和反物质比起来,简直就是小巫见大巫,目前人类知晓转化率达到百分之100的只有反物质,最早提出反物质概念的人是英国物理学家保罗.狄拉克,他表示所有的粒子都会有与之相对的反粒子,这本是一种预言,但是在1932年的时候,美国科学家德森在实验室中证实了反物质的存在,当时这位科学家在实验中发现了一种特殊的粒子,其质量和带点量和电子没有差别,但是它却带有正电,这是人类第一次发现反物质的存在。
从此之后,一代又一代的科学家投入了反物质的研究当中,在20世纪,爱因斯坦推出了伟大的质能方程式,E=mc^2,别看这个公式简单,它诠释了一个深刻的道理:质量和能量是能够相互转化,并且等价的,它们之间有确定的当量关系,不过想要将质量转化为能量并不是一件简单的事情,人类现在掌握的最大质能转化技术是核裂变和核聚变,而它们的转化率分别为百分之0.13和百分之0.7,而反物质和正物质相遇时,湮灭产生的能量能够达到百分之100,因此科学家将其称为是最完美的质能转化,科学家通过计算得出,1克反物质必须与1克正物质实现完全的湮灭,它们能够产生1.8*10^17j的能量。
虽然反物质和正物质湮灭产生的能量很大,但是地球上的反物质是极少的,从宏观状态来看,肉眼能够看见的反物质是不可能存在的,因为反物质最大的特点就是见不得正物质,只要见到就会发生湮灭,然后消失,如果地球上拥有大量的反物质,那么就会发生湮灭反应,并且产生剧烈的爆炸,不过早在1955年的时候,英国物理学家西格雷用人工方法获得了反质子,后来科学家发现了所有的粒子都有反粒子,在1937年,意大利物理学家埃托雷.马约拉纳预言了一种粒子,反粒子就是其本身,人们将这种正反合而为一的粒子称为是马约拉纳费米子,科学家们未来寻找这种粒子,花费了80年的时间。
既然宇宙中存在正物质,那么就一定存在反物质,按理来说,在宇宙大爆炸之后,宇宙中的正物质和反物质就已经出现了,但是科学家认为,如果一切都是对称的,那么我们的世界就不可能出现了,因为正反物质相遇就消失了,所以不少科学家认为,宇宙中的反物质数量应该非常少,我国著名的物理学家杨振宁教授提出了宇称不守恒定律,并且获得了1957年的物理学诺贝尔奖,想要知道宇称不守恒,就需要知道宇称守恒,对于守恒可能很多人都比较清楚,守恒就是能量守恒、质量守恒,简单来说就是保持平衡,宇称守恒的大概意思就是空间上的对称性是保持不变的。
在微观世界中,宇宙守恒就是指一个基本粒子与它镜像粒子完全对称,就和人照镜子一样,一个基本粒子和它镜像粒子所有性质也完全相同,除了自旋方向除外,它们运动的规律也是完全一致的,具有完全相同的性质,在微观世界中,科学家发现,宇宙中存在四大基本作用力,它们分别是强相互作用力、弱相互作用力、引力和电磁力,在这四种作用力当中,除了弱相互作用力,其它三种力都具有宇宙不变性,杨振宁和李政道于1956年初就对“θ - τ疑难”有了清楚的认识,他们调查和研究当时所有关于“宇称守恒”的研究资料,发现在电磁力和强相互作用力中的宇称守恒有很精确的实验证据作为支持,可关于弱相互作用力下的宇称守恒却是任何证据支持。
他们对已有的关于宇称破缺的数据重新进行了全面计算 。 起初 ,李政道和杨振宁同别的物理学家一样 ,企图在已有的守恒理论框架内解决疑难。为此 ,他们提出了几个换救性假说 ,但都被实验证明不存在。后来在1956年的时候,吴健雄做了一个实验,用数据证明了弱相互作用力中宇称确实不守恒,从而验证了杨振宁和李政道的理论是对的,宇称不守恒定律揭示了正物质和反物质的奥秘,现在科学家认为,我们的宇宙诞生于138亿年前的奇点大爆炸,在宇宙大爆炸之后,宇宙中出现了大量的正物质,如果宇宙守恒,那么正物质和反物质的数量就是一样多的。
如果宇宙不守恒,那么正物质和反物质的数量就是不一样多的,正是由于弱相互作用力下的宇称不守恒,所以产生的正物质要比反物质多,这个世界才得以存在,除此之外,还有的科学家认为,在我们的宇宙中应该还存在一个反物质宇宙,这个宇宙就类似于镜像宇宙一样,在这个镜像宇宙中,存在大量的反物质,在1898年的时候,科学家舒斯特猜测我们现在的世界为一个正面世界,还有可能存在一个反面世界,那个世界的一些事物都是和这个世界相反的,这是历史上第一个提出有反物质世界的科学家,在1956年的时候,美国物理学家考克发现了反中子,而这些反电子、反中子就构成了一个反物质世界。
在1995年,在欧洲核子研究中心,科学家在实验室中制造出了世界上第一批反物质,命名为反氢原子。在1996年,美国的实验室又相继造出了7个反氢原子。这次发现给反物质带了极大的发展,但是这种反氢原子却没有继续研发下去,因为制造它需要非常高的成本,于是就没有再制造了。目前人类所拥有过的反物质都是人造的,只能够以豪微克计算,寿命最长的存在了1000秒,释放的能量全部加起来还不足以烧开一壶热水,折算下来,相当于生产1克反物质,需要花费2500万亿千瓦时的能量,1千万亿美元的成本,对于人类来说,造价确实是太高了。
不少科学家认为,如果人类想要真正的获得更多的反物质,最好办法就是进入反物质宇宙,科学家认为,在我们的宇宙中,应该存在一种神秘的时空隧道,如果我们能够找到这个时空隧道,或许就能够进入另一个宇宙中,有很多科学家猜测,这个神秘的时空隧道的入口可能就是黑洞,最早提出黑洞的科学家是约翰.米歇尔,他认为,如果一颗天体拥有和太阳同等的质量,而且这个天体直径只有3000米,那么这个天体表面的引力一定非常巨大,之后法国科学家拉普拉斯曾经在1796年预言:“如果一颗天体的质量是太阳质量的250倍,直径和地球相当,那么这个天体表面的引力就会很大,连光都无法逃离”。
在1783年的时候,英国天文爱好者给当时著名的科学家卡尔迪许写了一封信,信中他认为宇宙中存在一种质量非常大的神秘天体,而且连光线都没有办法逃离它的表面,当时他把这种天体称为是暗星。之后在1916年的时候,爱因斯坦发表了广义相对论,在广义相对论中预言了一种天体,当这个天体的引力质量达到一定程度之后,那么光都没有办法逃离它的引力,不过爱因斯坦本人都不相信这种天体存在宇宙当中,后来德国物理学家卡尔史瓦西给了黑洞一个精确的解释,他认为大量的物质集中在一点时,就会是周围产生视界,一旦进入这个视界,物体就会被吸进去,而这个神秘的天体就是黑洞。
在黑洞的另一边可能还存在着一个神秘的天体白洞,白洞的性质就是不断的喷发物质,黑洞吞噬后的物质会由白洞喷发出去,而黑洞和白洞连接在一起就形成了虫洞,虫洞就是能够穿越时空的隧道,虽然现在科学家在积极的寻找虫洞,但是一直都没有找到,毕竟人类现在连太阳系都无法飞出去,更别说寻找虫洞了,不过目前虫洞、反物质宇宙还都处于理论当中,科学家并没有发现它们,它们只是科学家的一种猜测而已,反物质对于人类来说,产生的能量实在是太大了,如果人类能够获得大量的反物质,对于人类的科技发展来说,有非常巨大的意义。
小编认为,人类作为地球上最有智慧的生命,从诞生以后就开始不断的研究和探索世界的奥秘,经过几千年的科技发展,人类能够走出地球探索宇宙,这说明人类科技发展的速度非常快,只要人类能够坚持不懈的努力下去,在未来,人类或许能够找到宇宙中的反物质,到时候我们就能够利用反物质和正物质湮灭产生的能量,这对于人类科技来说,具有里程碑式的意义,小编希望人类能够早日实现自己的梦想,对此,大家有什么想说的吗?