1克反物質有多大的破壞力?

2020-12-05 火星科普

愛因斯坦從狹義相對論中推導出了著名的質能方程,據此我們知道任何物質都蘊含著巨大的能量。如果正物質和反物質相遇,它們就會互相湮滅,所有的質量都將會轉化為純能量,質能轉換率達到了極致的100%,遠高於核裂變和核聚變。

根據E=mc^2,如果1克反物質與相等質量的正物質發生湮滅,將會釋放出的能量約為1.8×10^14焦耳,相當於4.28萬噸TNT當量。這些能量是遠不足以摧毀整個地球的,因為人類曾經引爆過當量為5000萬噸TNT的氫彈,但也沒有引發地球毀滅。1克反物質和1克正物質湮滅之後釋放出的能量只相當於3枚當年投向廣島的小男孩原子彈,所以其破壞力十分有限。

地球物質最初來自於太陽星雲中的氣體和塵埃,它們通過引力緊密束縛在一起,拆開這種引力作用所需的能量為2.24×10^32焦耳。通過計算可知,這需要1.25萬億噸的反物質和相等質量的正物質。

雖然人類現在能夠製造出反物質,但產量極低,而且成本極其高昂。以大型強子對撞機為例,目前世界上最為強大的粒子加速器每年也只能製造出10納克的反物質,而成本則高達上千萬美元。因此,為了製造出1克反物質,需要讓大型強子對撞機連續工作1億年,並且要耗資上千萬億美元。雖然正反物質湮滅是一種十分強大的能量來源,但距離這種技術投入使用還早得很,目前能把可控核聚變實現就已經不錯了。

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  • 反物質擁有極為可怕的能量,人類是否能製造出反物質武器?
    早前,科學家曾解釋過,反物質是真實存在的事物,它於1986年被人類發現。通過分析宇宙學標準模型,科學家認為,在宇宙誕生之初,宇宙內反物質及正物質的含量比接近1:1。但就如今的情況來看,宇宙內反物質的含量明顯少於正物質的含量,尤其是地球內,地球內幾乎不見反物質的身影,反而充斥著大量正物質。