人類首次捕捉反物質 一丁點就能摧毀一個星球

2021-01-09 中國新聞網

  一丁點就能摧毀一個星球

  超級威力 不到500克的破壞力超世界上最大氫彈

  超級動力 僅需要幾十毫克就能把人類送上火星

  超級能量 一小「滴」便可維持紐約全天全城能量

  看電影,學反物質

  《星際迷航》在《星際迷航》系列電視和電影中,反物質反應堆驅動「企業」號進行太空之旅。雖然這次實驗不可能令科學家研製出曲速引擎飛行器(WarpEngine)、反物質驅動裝置,或是找到比《星際迷航》光速旅行更快的旅行方式,但卻有可能揭開宇宙起源之謎。

  《天使與魔鬼》《達文西密碼》姊妹篇《天使與魔鬼》電影中,藏匿在羅馬的反物質炸彈成為電影的主線。不過,製造和保存微量反物質是一件非常困難和耗資巨大的事情,用於製造超級武器的前景更是距離現實非常遙遠。

  在美國科幻片《星際迷航》裡,太空人把反物質用作星際飛船燃料。而在美國作家丹·布朗暢銷小說《達·文西密碼》的姊妹篇《天使與魔鬼》中,0.25克反物質炸彈就足以將梵蒂岡從地球上抹去。

  反物質,正常物質的反狀態,極不穩定而幾乎不存在於自然界。研究人員8年前在實驗室裡製成反物質,但這些反物質一接觸容器壁便瞬息湮滅。抓不住,便無從加以深入研究。英國《自然》雜誌網站17日發布報告,歐洲研究人員在科學史上首次成功「抓住」微量反物質。

  絕對零度「抓住」反物質

  研究人員2002年在真空環境裡造出反氫原子,但造出後不到片刻便已湮滅。如今,歐洲核子研究中心研究員首次成功「抓住」這種反物質。鑑於反物質接觸容器壁後便即消失,研究人員利用特殊磁場對反物質加以捕獲。

  丹麥奧胡斯大學教授傑夫·杭斯特告訴BBC記者,反氫原子具有「少許磁性」,「你可以把它們想像成羅盤指針,能夠利用磁場探知它們的存在。我們製成一隻強有力的『磁瓶』,在裡面造出反物質」。另外,反氫原子運動速度不能太快,否則便難以捕獲。杭斯特所在研究團隊花費5年時間,設法讓反氫原子溫度降至0.5開氏度,相當於零下272.65攝氏度、即接近絕對零度,使反氫原子處於低能量狀態。「如果它們運動得不至於太快,那麼就算被『抓住』了,」杭斯特說。

  加以「微調」有望製造更多

  丹·布朗在暢銷書《天使與魔鬼》中把反物質描述成人類目前所知威力最大的能量源。它能以百分之百的效率釋放能量,不造成汙染,不產生輻射,一小「滴」便可維持美國紐約全天所需能量。從理論上說,不到500克反物質的破壞力超過世界上最大氫彈的威力。如果想把人類送上火星,僅需要幾十毫克,同時時間也大為縮短,只需要6周的時間就可以到達。

  不過,研究人員首次捕獲的成果為38個反氫原子,持續時間為五分之一秒。這等數量的反物質不足以讓一隻100瓦燈泡發光二十億分之一秒,更別提用作劇烈炸藥。

  杭斯特教授解釋道,研究人員掌握捕獲反物質技術後,今後可在具體操作程序層面加以「微調」,便有望製成數量足夠多、保存時間足夠長的反物質,為進一步研究打開一扇門。

  解謎關鍵助解開宇宙起源

  物理學上一個最大的謎團就是,我們這個世界為何由佔據壓倒性地位的正常物質構成,而不是反物質。根據物理學定律,這兩種在宇宙誕生時出現的物質數量上應該沒有任何差異。

  反物質的發現,使人們聯想上世紀許多不解之謎,其中最為著名的莫過於「通古斯大爆炸」。1908年6月30日凌晨,俄羅斯西伯利亞通古斯地區遭遇從天而降的「火球」,大片原始森林頃刻化為灰燼。至於爆炸起因,一些人推斷是小行星撞擊,一些人猜想是反物質所致「湮滅」。

  深入研究反物質,是解開宇宙起源之謎的重要環節。「我們希望查明,物質與反物質之間是否存在某些我們尚不知道的區別,」杭斯特說,「這種區別或許存在於更基本層面,或許牽連宇宙起源時某些高能量活動。」

  38個反物質

  存活六分之一秒將開啟「星際之門」

  卡爾加裡大學物理學與天文學系主任羅布·湯普森教授說:「這是一項重要發現,可能有助於實施一些實驗,使我們對當前物理學的基本看法產生巨大變化,證實我們當前了解到的知識。我們捕捉了大約38個原子,存活六分之一秒,數量相當少,連一杯咖啡都熱不了,更別提驅動《星際迷航》中的星艦『企業』號了。現在,我們可以啟動下一步工作,使用工具去對這些原子進行研究。」

  共有42位研究人員參與了實驗。這些實驗或許有助於科學家揭開有關宇宙最難解的謎團之一。英國斯旺西大學教授麥克·查爾頓說:「氫原子是所有原子中結構最簡單的,反氫是可以在實驗室最容易製造的反物質類型。深入了解它將有助於揭開已知宇宙由物質而非反物質構成的幾乎所有謎團。」英國理論物理學家保羅·狄拉克在20世紀50年代最早預測了反物質的存在。

  ●名詞解讀

  反物質

  反物質就是正常物質的鏡像,正常原子由帶正電荷的原子核構成,核外則是帶負電荷的電子。但是,反物質的構成卻完全相反,它們擁有帶正電荷的電子和帶負電荷的原子核。愛因斯坦預言過反物質的存在。按照物理學家假想,宇宙誕生之初曾經產生等量的物質與反物質,而兩者一旦接觸便會相互湮滅抵消,發生爆炸並產生巨大能量。然而,出於某種原因,當今世界主要由物質構成,反物質似乎壓根不存在於自然界。正反物質的不對稱疑難,是物理學界所面臨的一大挑戰。

  懸疑1

  首個發現者或是中國人

  中國的反物質研究所始於上世紀80年代初,由世界著名的核物理學家趙忠堯擔任技術顧問,因此西方稱他為「中國反物質武器之父」。外界認為,趙忠堯是史上第一個發現反物質的物理學家。這個發現足以使他獲得諾貝爾獎。但1936年,諾貝爾物理學獎授予了1932年在雲霧室中觀測到正電子徑跡的安德遜,而不是1930年首先發現了正負電子湮滅的趙忠堯。安德遜也承認,當他的同學趙忠堯的實驗結果出來的時候,他正在趙忠堯的隔壁辦公室,他的研究是受趙的啟發才做的。

  懸疑2

  反物質天使or魔鬼

  反物質,它能輕鬆地幫助人類進行星際旅行,或許也能輕易製造出毀滅地球的「超級核彈」。反物質是一種致命武器,威力強大,不可阻擋。一旦將其從歐洲核子研究中心的充電平臺上移走,燈光會令人眩目,周圍會響起雷鳴般的咆哮聲,它們會自動焚毀。有人提出,人類可能有朝一日利用反物質的破壞力去摧毀整個世界。

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    歐洲核子研究中心的科學家們在歐洲當地時間的17日表示,通過大型強子對撞機,他們已經俘獲了少量的「反物質」,儘管只是少量的反氫原子而已,但已被科學界視為人類研究反物質過程中的一次重大突破。    最終,歐洲核子研究中心在製造出的數以千計的反氫原子中,成功地使其中的38個存在了大約0.17秒。    科學家稱,研究反物質,之所以選擇氫原子入手,是因為氫原子只包含一個質子和一個電子,是最簡單的原子,因此被看做是物理學領域最佳的研究對象。
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  • 反物質真的存在嗎?專家:只要幾克,整個星球就能「毀滅」?
    反物質真的存在嗎?專家:只要幾克,整個星球就能「毀滅」?宇宙還是非常神秘的,就連當年愛因斯坦,離世之前都很難表達清楚宇宙,反觀宇宙當中的物質也是同樣的,在現代理論當中,有一個理論還是很有趣的,那就是反物質,那麼反物質真的存在嗎?
  • 當反物質和黑洞相遇,會發生什麼?反物質武器或能摧毀宇宙
    而反物質,字面上的意思來說,就是正常物質的反形態。當兩個正反物質相遇,彼此之間就會發生抵消並引起爆炸,此時所產生的力量是非常驚人的。通過多年來對宇宙的不斷探索研究,科學家們認為在宇宙中很可能存在完全由反粒子所構成的物質,那麼,當反物質與黑洞相遇,會發生什麼情況呢?
  • 「反物質」不再遙不可及:國內首次利用超強超短雷射產生反物質
    在這個邏輯下,如果用反質子和反中子代替原子核中的質子和中子的話,就得到一個反原子核。如果再配以正電子,就形成反原子,例如歐洲核子中心科學家實現的實驗室捕捉反氫原子技術。再用反原子組成反分子,構成反物質。
  • 反物質到底有多可怕?為什麼說僅需1克就能炸毀一座城市?
    1928年,英國物理學家狄拉克首次預測了反物質的存在,他認為每一種物質粒子都存在著起相對應的反粒子,兩者質量相同,但電荷卻相反,這些反粒子可以結合起來形成反原子,而反原子又可進一步形成反物質,所以宇宙中的所有事物其實都有著其反物質對應物,小的反地球大到反星系。
  • CERN首次產生出反物質束流
    圖片來源:CERN射出一束反物質束流,聽起來像是科幻電影裡的反派科學怪人才幹得出來的事情。如今,這樣的壯舉已經被歐洲核子研究中心(CERN)的科學家實現了。他們製造反物質束流,可不是為了佔領地球統制全人類,而是為了進一步探索新物理學,試圖回答一個源自宇宙創生之初的大問題。
  • 反物質是什麼?500克釋放能量超史上最大氫彈
    ,以及幾克反物質摧毀地球純屬謠言,只是網絡新聞為了增加關注度而編造出來的假消息。五千萬分之一克反物質與正物質湮滅在物理學中能夠釋放3.6×106焦耳的能量,但不可能摧毀大型設施。而1克反物質(按1克反物質與1克正物質湮滅計算)湮滅釋放出1.8×1014焦耳的能量,不可能毀滅地球。其遵守愛因斯坦的質能關係式E=mc2。其中E為湮滅產生能量,m為參與的正物質和反物質湮滅前總靜止質量,c為光速≈3x108米/秒。
  • 反物質是什麼?500克釋放能量超史上最大氫彈
    它是目前人類發現最可怕威力最強的物質,正反物質湮滅100%地轉化,質量全部轉化為能量。這麼說你可能不會有什麼概念,如果告訴你氫彈爆炸的質能轉化率僅為3%,那麼你就可以想像反物質有多麼恐怖了,此前還有人聲稱通古斯大爆炸也是反物質惹的禍,那麼反物質它的威力到底有多強呢?它真的可以使世界毀滅嗎?
  • 反物質武器-----未來地球上威力最大的武器...
    軍事行動開始後,反物質定時炸彈爆炸,C國總參謀部大樓和附屬設施化為灰燼,而這名士兵所攜的反物質炸彈只有五千萬分之一克!隨後,一枚反物質脈衝炸彈在C國電力和通信網絡上空引爆,剎那間,該國的軍事和社會活動徹底癱瘓……看得目瞪口呆的五角大樓高官驚嘆:「幾克重的反物質炸彈就能毀滅地球了!」
  • 反物質的威力有多大?子彈大小的反物質,就能摧毀一座城市!
    1克反物質和普通物質湮滅,將釋放4.3萬噸TNT當量的能量,有效殺傷半徑2.4公裡,可以毀滅一座城市。正反物質湮滅,是人類能想到質能轉化率最高的方式,原子彈中裂變材料的質量虧損率為0.09%,氫彈中聚變材料的質量虧損率為0.7%,而正反物質湮滅為100%。所以,同樣質量的正反物質湮滅,要比同樣質量的氫彈材料發生聚變,釋放能量高出143倍。
  • 天文學家發現一顆被「反物質」徹底摧毀的恆星
    理論上,質量130至260倍於太陽的低「金屬」含量恆星,在臨終爆發成為超新星之前,其內核會產生「反物質」,形成「正-反物質對」。這會導致它們在輻射壓下跌開始塌縮時徹底失控,並在超新星爆發時被徹底摧毀,把自己炸得連渣都不剩,既不會留下中子星,也不會留下黑洞。但是這樣的超新星只存在於理論上。
  • 人類目前所知的威力最大的能量源——反物質!
    反物質是一種人類陌生的物質形式,在粒子物理學裡,反物質是反粒子概念的延伸,反物質是由反粒子構成的。反物質和物質是相對立的,會如同粒子與反粒子結合一般,導致兩者湮滅並釋放出高能光子或伽瑪射線。大家應該知道所有的物質都是由質子和電子組成,而反物質它的構造和正常物質一樣,只是電荷是相反的。例如,一個氦原子是由兩個質子(正電)、兩個中子(中性)以及兩個電子(負電)組成的;而一個反氦原子就是由兩個反質子(負電)、兩個反中子(中性)及兩個反電子(正電)組成。
  • 科學家首次發現反物質的光譜,這將是意義非常重大的發現
    自從20世紀初提出反物質的存在證據以來,科學家們一直試圖了解它。為了做到這一點,粒子物理學研究的重點一直放在(反氫粒子的反粒子)當中。直到最近,這一直是非常困難的,因為科學家們已經能夠發現反氫原子。一個使用ALPHA實驗的團隊已經能夠獲得反氫原子的光譜信息。
  • 宇宙空間深處可能存在一個與正物質世界完全相反的反物質世界嗎?
    ;20世紀60年代前後,科學家又相繼發現一系列反超子;1979年,美國科學家在35 000米高空捕捉到28個反質子,稍後,又在外層空間發現反物質流;在此後進行的一系列實驗中,發現除了光子等少數粒子的反粒子是其本身外,所有粒子都有反粒子;最近幾年人們合成了第一個反原7--反氫原子。
  • 反物質,人類的終極武器,到底有多可怕?
    反物質,顧名思義,就是與當下物質相反的存在。以帶電荷的粒子為例,如果一個粒子帶有正電荷,那麼另一個帶有反電荷,與其性質完全相反的粒子就被稱之為該粒子的反粒子。
  • 反物質具有超級能量,一旦發現,人類科學將產生巨大變革
    ,眾多的諾貝爾獎工作成果讓反物質的概念開始深入人心。簡言之,物質和反物質是對稱的,其所有的性質或是相同或是相反。在這個邏輯下,如果用反質子和反中子代替原子核中的質子和中子的話,就得到一個反原子核。如果再配以正電子,就形成反原子,例如歐洲核子中心科學家實現的實驗室捕捉反氫原子技術。再用反原子組成反分子,構成反物質。