瞬間毀滅地球:揭反物質武器發展史

2021-01-18 奧秘世界

  反物質武器

  1986年首次發現反物質,由於極少量的物質同它的反物質相互作用,能夠釋放出極大的能量。可用作熱核爆炸的扳機,或者激勵出極強的X射線或γ射線雷射,反物質研究成為目前各國研究的重點。它是目前核武器中最強、最重要的一種。

  美國費米國立加速器研究所,法國和瑞士合建的歐洲研究中心,俄羅斯高能物理研究所都在做此研究。中國的反物質研究所始於80年代初,由世界著名的核物理學家、反物質發現者趙中堯擔任技術顧問,因此西方稱他為「中國反物質武器之父」。關於這方面的公開資料幾近於無,其高度保密性正反映了其極端重要性,只能通過正負電子對撞機的零碎進展作為這種武器進展的參考。

  反物質武器-研發歷史:

  原子彈和氫彈是早已廣為人知的核武器。美國於1945年在日本廣島和長崎投擲的2顆原子彈,是利用鈽核裂變反應釋放的能量製造的炸彈,稱為鈽彈。中國爆炸的第一顆原子彈,是利用鈾核裂變反應釋放的能量製造的炸彈,稱為鈾彈。它們都屬於第一代核武器。幾年後,氫彈試驗成功。氫彈是利用輕核(氘、氚)聚變反應釋放的能量製造的炸彈,具有更大殺傷力,屬於第二代核武器。原子彈和氫彈有五大毀傷作用,即衝擊波、光輻射、貫穿輻射、放射性汙染和電磁脈衝。

  後來根據戰術的需要,增強或減弱核武器某方面的毀傷作用,武器專家開發出了第三代核武器。例如:增強輻射的核武器——中子彈,增強衝擊波的核武器——衝擊波彈,增強放射性汙染的核武器——感生放射性彈,增強X射線的核武器——X射線彈,減少放射性沉降物的核武器——弱剩餘放射性武器,等等。美國正在積極發展威力小於5000噸梯恩梯當量、藉助精確制導技術摧毀地下指揮部和武器庫的鑽地核彈,它也屬於第三代核武器,為了適應新的形勢、滿足現代戰爭的需要,武器專家們又在動腦筋開發研究第四代核武器。

  世界萬物都有「同性相斥、異性相吸」的共性。反物質也一樣,它一旦遇上正物質,就與之「迅速結合、互相湮滅」。這種「湮滅」(annihilation)並非正反兩種物質化為烏有而消失,實際上,它們的全部質量轉變成能量釋放了出來。按照著名的愛因斯坦質量能量關係式E=mc2可以計算出釋放的能量:1毫克反物質「湮滅」放出的能量達到180兆焦耳,是普通炸藥的100億倍,比原子彈、氫彈的威力大得多。反物質炸彈易於引爆。

  它不像原子彈那樣必須達到臨界質量,即使特別微小的質量也能造成爆炸:它也不像氫彈那樣要求很高的爆炸點火溫度。反物質炸彈還有一個很重要的優點,這就是它與原子彈、氫彈不同,爆炸後不殘留放射性物質、不造成放射性汙染。

  總之,反物質之所以被選來製造第四代核武器,主要原因有三:①反物質武器能量密度高、爆炸威力大,②反物質製造和利用的技術難度高、耗資大,一般國家不易掌握和實現,便於超級大國獨自擁有:③反物質武器雖然從性質上也屬於核武器,但國際社會通常把它視作常規武器,因此不受禁止核試驗條約的限制。

  反物質武器炸藥怎麼製造?迄今為止,科學家還沒有發現地球上有反物質存在,於是提出了兩條獲取反物質的途徑:一是在實驗室裡製造,二是到宇宙中去尋找。為了在實驗室裡製造反物質,科學家考慮,氫原子是構造最簡單的原子,它的原子核中只有一個質子、核外只有一個電子,因此製造反氫原子相對容易。於是他們用粒子加速器使原子核與質子相撞,製造出反質子:從釋放正電子的放射性衰變反應中收集正電子。製造反粒子的另一個難題,是如何安全地貯藏和保存它。

  科學家想出了用磁場「陷阱」來束縛反粒子的方法。即高速原子核和質子相撞產生反質子之後,用減速器將其速度降低到光速的1/10,然後用高能磁場做「陷阱」將其束縛起來,再用電場將其速度進一步降低下來。另一方面,科學家們也用電磁場「陷阱」來減速由放射性衰變收集來的正電子。最終,減速了的負質子和正電子在電磁場「陷阱」中結合,形成反氫原子。1995年,設想終於成為現實。世界上第一家反物質研製工廠一一位於瑞士日內瓦的歐洲核子研究中心製造出了第一個反氫原子。

  在世界各地9個研究所39位科學家的通力合作下,到2002年底,已經製造出了約5萬個反氫原子。但是反物質的產量離可使用量還有很大距離。到宇宙中去尋找反物質也決非易事。茫茫宇宙中哪裡存在反物質?無人知曉。

  諾貝爾物理獎得者、美籍華人科學家丁肇中教授正在領銜實施一項到宇宙中去尋找反物質的國際太空反物質探索計劃。到宇宙中去找反物質,需要先進的粒子物理傳感儀。1998年,中國研製的傳感儀·阿爾法磁譜儀由美國「發現」號太空梭帶到了太空;另一臺新阿爾法磁譜儀計劃在2008年組裝完畢,搭載美國宇宙飛船升空,繼續尋找反物質。

  反物質武器具有如下的第四代核武器所共有的特點:

  1、雖然威力巨大,但是其附帶殺傷效應較小。新一代核武器強化了核反應中的部分殺傷效應,同時抑制了其他殺傷破壞因素的產生。2、殺傷手段和殺傷破壞目標更為單一。新型核武器可以只利用爆炸產生的衝擊波或是電磁脈衝或是其他的殺傷破壞因素,來攻擊特定的目標或設備,令使用者在使用核武器攻擊時有更大的選擇餘地,也更加靈活。3、研究手段中高科技含量非常高。但是,因為反物質本身之謎還沒有揭開,所以研製反物質武器仍然是任重而道遠。要想把反物質武器從設想變為現實,還需要科學家們的不懈努力。

  反物質武器是一種以反物質作為能量,推進劑或爆炸物,擁有超強大力量的夢想武器。目前其還僅存在於科幻小說中。但美國空軍已經對其可能的軍事用途,包括毀滅性效果產生了興趣。自從冷戰開始,其就開始資助反物質相關的物理研究。其主要的理論優勢是物質與反物質相撞會將100%質量轉化成能量(高能伽瑪射線),而利用聚變反應的氫彈則大約是只有7%的質能轉換。

  這就是反物質武器的發展過程,雖然這一武器的發明標誌著人類的軍事技術提高到了一個新的層面,但是其背後所暗藏的危機也不容忽視,這就是事物的兩面性,不容忽視。


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