威力超氫彈50倍,中國裝置引領反物質研究,如今迎來光榮退役

2020-12-23 嚮往天空的兔子2

2020年12月12日,中國大亞灣反應堆中微子實驗裝置成果完成所有實驗項目,正式宣布退休。在這座實驗裝置上實現了中國第一次在本土由中國人引領的基礎物理學學術突破,在中國的近代物理學研究上具有裡程碑式的意義。在大亞灣進行的關於中微子振蕩模式的研究,不僅在國內獲得了國家科學技術一等獎,並且在同年獲得了國際範圍內的科學界第一巨獎——「基礎物理學突破獎」,光是獎金就達到300萬美金。

想要理解大亞灣反應堆中微子實驗裝置的意義,我們要從宇宙中神秘消失的反物質說起。早在1932年,美國物理學家卡爾通過實驗證明了宇宙中存在著正電子,這種粒子能與電子成對地產生湮滅。通過E=MC^2的質能方程,我們可以得知物質直接消失時會釋放出極大的能量。相比之下,在核聚變和核裂變過程中消失的僅是分子中的一小部分,而在正反物質相碰的完全消失過程中釋放能量相當於相同質量下的核聚變的50倍左右。在當時,英國物理學家迪拉克認為從宇宙大爆炸初期開始,宇宙範圍內的正物質與反物質的數量應該是相同的,也就是說我們的宇宙至少有一半是由反物質組成。但是實際上在當下的天文觀測中,我們只關注到了極少量的正電子、反物質和反中子,並沒有發現迪拉克所預言的由反物質構成的原子這就是物理學上著名的「反物質消失之謎」。

為了尋找這些消失的反物質,世界各國進行了大量的研究工作。科學家們在後期的研究中發現,雖然我們沒有辦法直接觀測反物質,但是正反物質相遇時的湮滅過程會產生若干帶電以及中性的Pi介子。 Pi介子在後期的衰變中會形成伽馬光子,電子、正電子、中微子及反中微子。通過對中微子的檢測,我們可以獲得在可觀測範圍內的曾經發生過正反物質湮滅的信息。從而確認原初的反物質究竟是如何消失,為將來可能的人工製造反物質及人工利用反物質能源完成理論上的準備

中國在2006年啟動了大亞灣中微子實驗項目,這一項項目由中國美國,俄羅斯,捷克等6個國家和地區30多家研究單位190多名研究人員集體參加。但是其中以王貽芳為代表的中方科學家,始終緊緊把握了實驗的主導權,並且具有實驗數據的最終解釋權。大亞灣裝置,經過三年建設、一年安裝、和四年的調試任務之後,2011年底大亞灣探測器準備就緒。但是就在各國科學家準備在大亞灣大展拳腳之時,在2011年上半年日本的T2K中微子實驗發表了關於一項中微子的重要測量結果。這時所有的探測團隊都面臨著極大的壓力,因為他們必須將探測的結果做得更加精準,否則整個投入了數億元的大亞灣試驗裝就將毫無意義。

日本T2K

隨著實驗的正式開始,試驗團隊發現有中國提出的在同一實驗廳內放置2~4個中小型探測器同時進行對比檢測的方法,相對於傳統的是用一個大型探測器的檢測方法,具有不可替代的優越性。再加上中國基建能力的強大,裝備大廳完成建設之後,美國科學家表示中國的建設水平完全是無可挑剔的。集合這兩大優勢,在裝置進入使用了55天後,王貽芳和他的團隊就獲得了新的中微子振蕩模式,將日本測量的2.5個標準偏差置信度的測量結果,提升到了5.2個標準偏差的執行度。當時參與大亞灣科學研究的外國學者表示,這是中國本土迄今為止最重要的物理學成果

王貽芳院士

隨著大亞灣一期實驗項目的結束,大亞灣二期實驗主要研究利用反應堆中位置震蕩,確定中位子質量順序實驗也圓滿成功,目前大亞灣反應堆的中微子試驗裝置完成科學使命成功退役。這項實驗裝置和他所進行的實驗,在物理學界是一項有望衝擊諾貝爾物理學獎的重大實驗成果。但是中國對於物理學的突破並沒有止步於此,隨著新一代的江門中微子實驗平臺預計在2022年完成建設投入使用,中國將繼續在理論物理學的最前沿,不斷進取,不斷突破。為揭示世界最基本的運行規律,留下中國人不可磨滅的名字。

相關焦點

  • 今天,這個大科學裝置光榮「退役」!
    再如,科學家們認為,中微子很可能與宇宙中「反物質消失之謎」有關。於是,揭開籠罩在中微子頭上的神秘面紗,成為近年來物理學界的一個研究方向。其中,科學家們十分關注的一個科學問題是,中微子到底有沒有質量。隨著研究的深入,上述爭議有了定論。
  • 造價昂貴的反物質,究竟有多可怕?
    科學家按照愛因斯坦狹義相對論的「能量守恆公式」,造出了原子彈和氫彈,但由於原子彈(轉化率0.135%)和氫彈(轉化率0.7%)的核裂變能量釋放轉化率過低(雖然它們爆發出的威力已經讓人類感覺到了巨大的威脅),所以科學家把注意力轉移到了「更加危險」的反物質研究。
  • 強-5甲退役後,氫彈投擲任務誰來接替?這幾款戰機都能上
    我國在氫彈成功研發出來之後,軍事水平迅速提高,但是,如何最大限度的將氫彈的威力發揮出來,成了我國新的難題。想要擴大氫彈的打擊力度,當時我國最好的方法是將氫彈搭載在戰機上,從空中投射。這就需要一款各種性能都比較優越的戰機來完成任務了,在當時,有能力接下這項任務的也只有強5強擊機。但是,強-5在動力、載彈量方面還有所欠缺,於是在我國科研人員的改進、完善之下,強-5甲型強擊機應運而生。
  • 氫彈威力有多大?其恐怖程度超乎想像,為何全球只有中國有氫彈?
    核彈是世界上實戰中所使用的最強大的武器,但是氫彈的威力卻比核彈高出幾十甚至數百倍。,中國的氫彈威力比美國構型的爆炸當量更大,也就是威力更猛的意思。
  • 現在威力強大的氫彈比廣島原子彈帶來的危機大多少?
    廣島原子彈的當量也就1.5萬噸,而氫彈則是多大都有。按理說呢,氫彈的威力是沒有上限的,威力上不封頂,只要有錢有資源,多大威力都行。 理論上氫彈威力可以無線疊加,蘇聯當年弄了個大伊萬,完全版的當量為1億噸,而試爆的當量為5000萬噸。
  • 50年前,實驗氫彈無法投擲,英雄楊國祥不願跳傘,與氫彈共存亡
    01‍‍   我國後來雖然順利研發出了第一枚原子彈和氫彈,但是研發成功並不意味著可以用,在實地爆炸實驗成功之後,表明中國擁有了製造核武器的能力,但當時中國研發核彈的政策引起了外國的質疑和嘲笑。     他們認為成功研發出原子彈和氫彈只是我國放出的煙霧彈,根本沒有能力研發出來這種高科技武器,為了回應外界的質疑,我國進行了多次氫彈投擲試驗,從而證明我國取得的科技研究成果,打消外國對我們的輕視與傲慢。
  • 威力超過原子彈和氫彈,一枚即可重啟地球
    威力超過原子彈和氫彈,美國也不敢光明正大研製現目前我們認知中,具有毀滅性的武器就是「核武器」包括氫彈以及原子彈,最大威力達到5000萬噸的TNT當量,且還有影響生物的核輻射,潛伏時間非常久,能夠讓生物全部滅亡。如今全球有14000多枚核彈頭,全部投入使用的話,那麼地球就會重啟,人類文明還能否存在仍舊是個未知數,恐怖程度超乎想像。
  • 我國現存30顆氫彈,爆炸後的威力有少大?
    許鹿希用一本《鄧稼先傳》向大家介紹了鄧稼先前前後後數十年奮鬥在核武器一線的故事,從書中我們可以了解到,自從1958年鄧稼先接到命令被調去新的工作崗位後,便與妻子許鹿希和兩個不足5歲的孩子分開,一別就是28年,1964年10月16日,我國第一枚原子彈在新疆核試驗場爆炸成功,隨後,他便又一頭扎進氫彈的研究中
  • 氫彈和原子彈哪個殺傷力大?為何全球僅中國還有氫彈?只因一個人
    其實,除了原子彈之外,還有一個厲害的武器——氫彈。氫彈最初被研究出來,且實驗成功,是在1953年8月,蘇聯研究出了一個重達40萬噸的氫彈,還首次將氫彈成功的實用化。那麼,氫彈和原子彈那一個更加厲害呢?單從重量上我們便可知道了,自然是這氫彈更厲害的。一般來說,氫彈整體的威力是比普通的原子彈要厲害的。
  • 如果能將氫彈的體積縮小到10克,那麼它的威力有多大?
    導語:如果能將氫彈的體積縮小到10克,那麼它的威力有多大?氫彈是原子彈的升級版,破壞力更加誇張,而且最主要是,氫彈需要原子彈作為引子才能引爆,過程相對比較複雜。除此之外,氫彈的打造還有保存,花費都遠遠超過一核武器,這也是為何各國都主動銷毀掉氫彈的原因,之所以咱們能夠一直擁有,還得感謝于敏構型,它的出現讓氫彈的維護費用減少一大半,截至目前位置,世界上未來最大的氫彈屬於沙皇大戰,達到5000萬噸TNT當量,本來是想造一億噸的,但生怕造成的破壞力太誇張,因此直接減半,但即便如此沙皇炸彈仍舊是個大殺器,有滅絕生物的能力。
  • 我國第一顆實戰氫彈投放時遇故障,飛行員放棄跳傘,與氫彈共存亡
    投放氫彈的飛機以最快的速度逃離投彈點,並在爆炸前就已飛出了250公裡,可是爆炸產生的劇烈的衝擊波,使得轟炸機拋上拋下。通紅的蘑菇雲高達70公裡。4000公裡以內的所有的飛機、飛彈、雷達、通訊等設備全部都受到不同程度的影響。 氫彈之所以恐怖,氫是太陽的主要物質,核心的溫度極高,可達到1500萬℃,比火山噴發的溫度高得多,其熱核反釋放出極大的能量足以摧毀一切。
  • 用「氫彈」刷存在感的男人~~
    中國第一顆氫彈試爆成功是在1967年6月。即便是向上估算,估計也超不過2萬噸。如果是1-2萬噸的當量,在核武器這個大家族中,只能算是小兄弟。但是核試驗的當量,與正式核武器的當量,並不是一回事。在美蘇冷戰期間,雙方在掌握大量熱核武器之後,為了深入研究核爆炸的機理和新型彈頭的設計,都會進行一些2-10萬噸的小當量核武器試驗,甚至有些核試驗的當量只有幾百噸,官方甚至都不對外宣布。
  • 沙皇炸彈:迄今為止威力最強的核武器,是小男孩原子彈的3864倍
    提到原子彈,大家便想到二戰末期美國投放在日本廣島和長崎的「小男孩」和「胖子」,但咱們今天要說到的這位,威力是「小男孩」原子彈的3864倍,「胖子」原子彈的2300倍。雖然沒投入到戰爭,但卻試爆了,它就是沙皇炸彈!
  • 2020年12月12日,大亞灣反應堆中微子實驗裝置退役
    大亞灣中微子實驗裝置完成科學使命退役。記者孫自法 攝作為中國第一代中微子實驗裝置,大亞灣實驗由中國科學院高能物理研究所(中科院高能所)主持,是中美兩國在基礎研究方面迄今最大的國際合作項目,中方承擔全部實驗室建設和一半的探測器研製,美方承擔約一半的探測器研製,俄羅斯、捷克,中國香港和中國臺灣都對實驗建設和科學研究做出重要貢獻。
  • 1971年,楊國祥投擲氫彈失敗,他放棄逃生機會與氫彈共存亡
    所以在早年間,我國不惜一切代價也要研發出原子彈、氫彈就是這個道理。因為只有你自身的實力硬了,才不會有人敢欺負你。我國的第一顆原子彈是在1964年爆炸成功,而威力更大的氫彈,是在1967年成功引爆。但是,不論是原子彈還是氫彈,僅僅成功試爆是遠遠不夠的,因為這根本沒有一點實用價值,如果想讓這種武器具備實用價值,必須讓它可以進行投擲。
  • 還是得單幹,中國「人造太陽」已放電,比美俄歐合夥快了五年
    根據俄羅斯媒體報導,中國的第一個「人造太陽」可控核聚變裝置中國環流器二號M已經正式被投入使用並被用於發電,而這還僅僅只是中國的第一代可控核聚變裝置,此後在使用該裝置的過程中,中國還有許多的技術問題需要在實踐中論證,而中國在該領域也走出了自己最堅實的一步。而與此同時,我國的嫦娥五號也正在執行把月球的土壤帶回地球任務。
  • 氫彈的威力到底有多大?大到整個地球都沒有地方試爆!
    說起目前世界上威力最大的武器,很多人第一反應想到的就是核武器,而在所有的核武器中,威力最大的莫過於氫彈了,因為從理論上講,氫彈和原子彈是有區別的,它的殺傷能力幾乎沒有上限,也就是趨近於無窮。其實到達一定程度之後,再增加當量,對有生力量的打擊已經沒有什麼差別了。
  • 氫彈沙皇威力有多恐怖?比一千個太陽還亮,將亞歐大陸炸飛9毫米
    人類社會至今威力最大的炸彈,那一定是非前蘇聯研發的AN602(別稱「沙皇炸彈」)所莫屬了。我們都知道,蘇聯人一般在很厲害的武器命名上才會加上「沙皇」兩個字。據悉,前蘇聯總共製造了兩枚AN602「沙皇炸彈」,其中一枚於1961年10月30日在新地島試爆,另一枚作為研究與備用。
  • 我國第一代中微子實驗裝置正式退役!曾連續斬獲科學界大獎
    2020年12月12日,大亞灣反應堆中微子實驗(以下簡稱大亞灣實驗)裝置退役儀式在實驗站現場舉行。至此,這個自2003年開始,經過4年醞釀、4年建設和9年運行取數的中國第一代中微子實驗裝置,實現了原定科學目標,完成了科學使命,正式退役。
  • 人類史上最強爆炸裝置試爆視頻公布!是廣島原子彈當量1000倍
    俄羅斯衛星通訊社報導,近日由於俄羅斯原子能公司在社交媒體上解密並曝光了一段有關蘇聯試爆"沙皇炸彈"的視頻,而美國《The Drive》雜誌便因此發表了一篇題為《蘇聯試驗50兆噸熱核彈》的文章。比如聲稱"沙皇炸彈"不僅是人類歷史上製成的最強爆炸裝置,而且它還憑藉5800萬噸當量的爆炸威力被載入了金氏世界紀錄。當然,美媒在誇讚"沙皇炸彈"的同時,也不忘給出消極的評價。《The Drive》雜誌指出,"沙皇炸彈"雖然威力驚人,但由於它的體型過於龐大,導致一方面難以運輸;另一方面也很難選擇攻擊目標,因此"沙皇炸彈"其實並不適合實際軍事應用。