美研發「線圈炮」 可讓子彈在半空中停下

2021-01-20 央視網

     

   

    圖1：線圈炮的組成外觀

    據探索發現網站報導，美劇《英雄》（Heros）裡面塞拉（Sylar）可以讓射向他的子彈在半空中

    停住，現在美國科學家用新研製的「線圈炮」（coilgun）向我們演示了這種特異功能，只是被停住的子彈是十分微小的「原子子彈」。

    美國德克薩斯大學一個科研小組從事該項目的研究。項目負責人馬克·雷曾（Mark Raizen）介紹說，線圈炮主要由兩部分組成：驅動線圈（Drive coil）和發射物（projectile）。發射物就是實驗中用到的原子或分子大小的子彈，原子子彈和驅動線圈沒有任何物理接觸（如圖1）。這種新研製出的「線圈炮」可以讓飛行中的原子或分子大小的子彈在半空中停下。

    線圈炮使原子子彈停住的過程主要運用了電磁感應原理：電場產生磁場（如圖2）。 「線圈炮」首先藉助一系列線圈產生一個強大的磁場做好使原子子彈停下的準備，線圈炮內的原子子彈在微型槍中被加速並射出後，通有電流的所有驅動線圈會在不接觸的狀態不斷產生強大的的磁場，一層層使原子子彈減速。據介紹，此次實驗的「線圈炮」使原子和分子子彈從每秒500米的速度完全減到零（如圖3）。雷曾教授及其研究小組在2007年曾研製成一個18級的「線圈炮」，此次研究使用的線圈炮是在07年「線圈炮」的基礎上進行改進的。

    雷曾教授稱，他們進行此項研究的初衷是研製出一種能讓真正的子彈在空中停下來的武器，「我們進行這項研究動因是開發出一種新武器」，不過這種武器的研究卻得到一個驚喜的發現：他們可以利用 「線圈炮」來測量宇宙間最難捉摸卻無處不在的粒子——微中子的質量，「這的確是一個使原子等細小微粒停止下來的簡易方法。」

    依據物理學家費米的理論，大多數微中子能夠自由地穿越地球而不被阻撓，這也就是說，其實在任何時刻，都有無數的微中子通過人們的身體，而沒有被察覺。「線圈炮」 攔截子彈的研究項目可以測量微中子的質量。此前科學家提出，通過捕捉氚原子（氫的最重形態）能夠測量原子衰變時吐出的微中子的質量，但是這僅僅是一種理論。

    德克薩斯州A&M大學物理學家馬蘭·斯卡利說：「我覺得這個研究真是太神奇了，它為我們提供了一種冷卻原子的新方法，並有助於我們了解基本原子科學。」長期以來，大多數物理學家都認為微中子不具有質量。一方面是因為此前的實驗中從來沒能發現微中子擁有質量，另外一方面是因為絕大數簡單實用的理論不需要假設微中子擁有質量。

    所以當尤普戴克提出微中子非常小既沒有電荷也沒有質量時，在當時以及隨後的40多年裡一直被認為是正確的。但是後來物理學家們研究了太陽核反應產生的微中子，研究得到明確的數據可以證明微中子其實擁有很小的質量。這一發現曾被科學界列為2001年最重要的科學發現之一。

    馬蘭·斯卡利說，「微中子具有質量，但是人類對於微中子性質的研究還是很有限的。我們至今不能確定微中子是不同性質的幾種物質粒子，還是同一種實物粒子的不同表現，又或者是同一種粒子的不同質量的粒子。我們相信，隨著人類認識的深化，科學技術的發展，一定能夠全面了解微中子的秘密。」（小爾）

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