1克价值62.5万亿美元,这种物质为何如此昂贵?


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1克价值62.5万亿美元,这种物质为何如此昂贵?


1908年6月30日早晨 , 俄国埃文基自治区通古斯河附近 , 当地人观察到一个巨大的火球划破天空 , 其亮度能和太阳媲美 。 几分钟后 , 一道强光照亮了整个天空 , 紧接着一声巨响将周围650公里范围内的窗户玻璃震碎 , 很多人看到了腾空而起的蘑菇云 。 据推算 , 这次神秘的大爆炸产生的破坏力相当于2000万吨TNT炸药 , 超过2150平方公里内的8000万棵树焚毁倒下 。

对于通古斯大爆炸发生的原因 , 一直以来众说纷纭 , 包括彗星撞击说、黑洞说、飞碟说、尼古拉·特斯拉远距离输电实验说、小行星坠落说等各种假说 。 还有一种说法是反物质说 。 有科学家认为 , 通古斯大爆炸是由一个从太空中坠落到地球上的反物质撞击造成的 。
那么 , 反物质到底是什么 , 它为什么能产生如此大的破坏力呢?
1928年 , 继牛顿之后英国最伟大的理论物理学家、量子力学的奠基人保罗·狄拉克作出预言:宇宙中每一种粒子都应该有一个与之相对的反粒子 , 其质量与粒子完全相同 , 其性质与粒子完全相反 。

值得一提的是 , 爱因斯坦也曾从相对论的角度预言了反物质的存在:对于一个质量为m , 所带电荷为e的物质 , 一定存在一个质量为m , 所带电荷为-e的物质(即反物质) 。
顾名思义 , 反物质就是与正常的物质相反的物质 。 正常的物质都是由原子组成的 , 原子在化学反应中不可再分 , 但是在物理学中可以再分 。 在物理学中 , 原子由电子、质子和中子组成 。 而反物质是由反原子组成的 , 反原子则由反电子、反质子和反中子组成 。
正常的电子带负电荷 , 而反电子带正电荷 。 正常的质子带正电荷 , 而反质子带负电荷 。 电子与反电子、质子与反质子、中子与反中子质量相等 , 性质相反 。

当正反物质相遇时 , 双方就会相互湮灭抵消 , 发生爆炸并产生巨大的能量 。 科学家推算 , 1克反物质(按1克反物质与1克正物质湮灭计算)湮灭就能够释放出1.8*10^14焦耳的能量 。 500克反物质湮灭产生的破坏力就可以超过世界上最大的氢弹 。
美国畅销书作家丹·布朗在其小说《天使与魔鬼》中 , 把反物质描述成人类目前所知威力最大的能量源 。 它能以100%的效率释放能量 , 同时不造成任何污染 , 不产生任何辐射 , 一小“滴”便可维持纽约全天24小时所需的能量 。
1932年 , 美国物理学家卡尔·安德森在实验中首次证实了正电子的存在 , 随后又发现了负质子和自旋方向相反的反中子 。
1995年 , 欧洲科学家在实验室制造出了世界上第一批反物质——反氢原子 。

2000年 , 欧洲核子研究中心利用大型强子对撞机制造出约5万个低能状态的反氢原子 , 这是人类首次在实验室条件下制造出大批量的反物质 。
这一系列研究成果使人们日渐接近反物质的世界 。 然而事情没有那么简单 。
按照大爆炸理论 , 早期宇宙中的温度非常高 , 粒子间的热碰撞会成对地产生任何基本粒子 , 而且任何一种稳定或不稳定的粒子都有接近相等的数密度 。 所以 , 在最初的宇宙中 , 正反粒子应当等量才对 。
然而 , 科学家却发现 , 在距离3000万光年的范围内没有反物质天体存在 , 这就说明宇宙中可能根本不存在大块的反物质 。
【1克价值62.5万亿美元,这种物质为何如此昂贵?】在地球上 , 科学家同样找不到反物质的任何踪迹 。 因为粒子与反粒子碰到一起 , 就像冰块遇上火球一样 , 要么一起消失 , 要么转变为其他粒子 。 所以在地球上 , 反物质一旦碰上正常物质就会瞬间被中和掉 。

科学家要想得到反物质 , 就必须利用粒子对撞机人工制造出来;要想得到“大批量”的反物质 , 就必须利用大型粒子对撞机批量制造出来 。 需要指出的是 , 制造粒子对撞机的成本非常高昂、利用粒子对撞机成功制造出反物质的概率非常低、反物质的保存极其困难 。

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