探秘反物質:未來星際航行新能源

科學家認為,宇宙大爆炸后,形成了一正一反的兩個宇宙,就好像兩隻對稱的翅膀一樣。正物質宇宙就是目前我們生活在其中的宇宙,而反物質宇宙目前還沒被找到。可以說,以現在的人類科技水平衡量,反物質宇宙是看不見摸不到的世界。那麼反物質究竟存不存在?科學家還沒找到直接証據。但科學家已經制造出很多反粒子,這似乎從側面印証了反物質的存在。
大家應該怎麼理解燒腦的反物質呢?就拿小明照鏡子來舉例吧。如果鏡子中的人影真的存在,並出現在小明面前,大家就可以用“反小明”來稱呼他。按照科學家的設想,有那麼一個神奇的地方,全部是由反食物、反建筑、反恆星等組成的,被稱為反物質世界。
眾所周知,物質組成依次細分為分子、原子、粒子,而粒子包括電子、質子、中子等。按照物理學中“等效真空理論”的說法,這些粒子也會對應著特性相反的反粒子,如反電子、反質子、反中子等。
在反粒子的基礎上,科學家們提出了“反物質”的概念,進而推廣到反物質宇宙。根據反粒子理論,科學家制造出了正負電子對撞機,並得到反電子,很快又制造出了反質子和反中子等。
既然正、負是相反的,正粒子和反粒子要是碰到一起,就會“同歸於盡”,這種現象被科學家稱為“湮滅”。可是,宇宙大爆炸后,物質存在至今,反物質又去了哪裡呢?
有人認為,根據天文觀測和科學推算,大約離地球1億光年的空間范圍內都是由正物質組的,沒有反物質存在。可如果真是這樣,那麼當反物質漸漸靠近正物質世界的時候,我們生存的世界豈不是面臨著滅頂之災?這個假說也成了一些科幻作品的思路來源。
根據量子力學,能量是守恆的,宇宙大爆炸后既然產生了正物質,必然也會產生“相等”的反物質。那麼我們又如何在宇宙中找出反物質呢?
科學家想了很多辦法尋找反物質,除發現了少量反粒子,並無太大收獲。原因之一是反物質和正物質所發出的光應該是一樣的,所以很難從光譜上尋找到反物質。
即便如此,反粒子的應用價值仍是很大的。目前在醫學領域有一種基於反粒子原理的技術被廣泛利用,那就是正電子斷層造影。同其他手段相比,它可以幫助醫生更清晰地了解病人的細微病灶。
其實,醫療只是反物質應用價值的“牛刀小試”。面對地球資源日益枯竭的現狀,人類急需尋找新能源,而反物質被科學家普遍看好。理論上,反物質蘊含的能量是非常巨大的。制造星際航行火箭時通常需要成百上千噸液氫液氧推進劑,但如果改用反物質的話,隻需要0.01克就足夠了。因為氫和反氫混合湮滅的過程會釋放驚人的能量,遠遠超過原子級別的核能。
截至目前,科學家仍未發現反物質,但反粒子的發現和應用已經讓科學家備受鼓舞。隨著技術進步,相信發現反物質為期不遠。
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