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2011年11月10日,欧洲大型强子对撞机成功进行了小型“宇宙大爆炸”的实验,初步验证了宇宙大爆炸理论,同时让很多未来的终极武器脱离了空想阶段。
二战结束前夕,美国在广岛和长崎投下的两颗原子弹以无比强大的威力震惊了世人,而之后诞生的氢弹将核武器的威力推到普通人想象力的极限。就在人们认为氢弹将成为人类的终极武器之时,科学家们已经开始构思出了一种以反物质为爆炸能量、威力令氢弹相形见绌的炸弹。从理论上讲,这种以正反物质相撞为能量的炸弹的威力能轻松达到现有核武器的成千上万倍,而且不会产生任何核辐射,它很可能成为在可预见未来所能发展出的威力最大的终极“大杀器”。
反物质的威力
反物质武器的概念并不新鲜。早在1928年,著名科学家保罗·狄拉克就提出了电子有两种存在形式,除了有带负电荷的电子外,还有带正电荷的电子。带负电荷的电子叫正电子,带正电荷的电子叫反电子。当时人们不以为然,但两年后,狄拉克的学说被科学实验证明是正确的,这是人们认识反物质的第一步。20世纪的50年代,随着反质子和反中子的被发现,人们开始明确意识到,任何基本粒子都在自然界中有相应的反粒子存在。
爱因斯坦特殊相对论告诉我们,质量与能量是等价的。因此世界万物都有“同性相斥、异性相吸”的共性。反物质也一样,它一旦遇上正物质,就会与之“迅速结合、互相湮灭”。这种“湮灭”并非正反两种物质化为乌有而消失,而是它们的全部质量都转变成能量释放出来。按计算,1毫克反物质“湮灭”放出的能量达到180兆焦耳,是普通炸药的100亿倍,比原子弹、氢弹的威力大得多。
在我们可以观测到的宇宙范围内,至今还没有发现反物质存在,目前想要获取反物质就只有在实验室里人工制造。而以人类现在的科技就已经可以制造出可以瞬间存在的反物质了口人工制造的反粒子往往很不稳定,其稳定储存也是一大难题。在欧洲,人们在实验中发现在磁场的作用下反物质是有可能得到保存的。于是科学家们尝试用磁场“陷阱”来束缚反粒子的方法,即高速原子核和质子相撞产生反质子后,用减速器将其速度降低到光速的十分之一,然后用高能磁场做“陷阱”将其束缚起来,再依赖电场将速度进一步降低下来。另一方面,科学家们也尝试用电磁场“陷阱”来减速由放射性衰变收集来的正电子。最终,减速了的负质子和正电子在电磁场“陷阱”中结合,即可形成较稳定的反氢原子。不过用这种办法只能贮存10亿个反电子,而制造1克反氢原子需要有6.0231023个反电子和同样数量的反质子,显然现在的成果还远远不够。
追逐创世能量
反物质巨大的军事应用潜力强烈地吸引着美国军界。美国空军就在进行一项名为“革命性炸药”的反物质武器研制计划,由洛斯阿拉莫斯和劳伦斯·利弗莫尔核武器研究所、费米研究所等众多单位进行相关研究,通过不懈的努力,科学家们的设想正逐渐接近现实。
1995年,世界上第一家反物质研制工厂一位于瑞士日内瓦的欧洲核子研究中心制造出了第一个反氢原子。在世界各地9个研究所39位科学家通力合作下,到2002年底已经制造出了约5万个反氢原子,这是人类首次在实验室条件下制造出大批量反物质。当然,这种所谓的“批量生产”离可使用量还是有很大的距离。
2008年9月10日开始试运转的大型强子对撞器(LHC)是世界上最大的粒子加速器设施。也是在这个月,美国格林空军基地“革命性弹药”研发小组的负责人、物理学家肯尼斯-爱德华兹在五角大楼向军方汇报了他的进展,称“在反物质武器的研究上已获得重大突破”,即研制成功了“有效储存反物质的容器”并现场电脑模拟推演,鉴于爱德华兹在反物质研制方面的开创性贡献,人们为他冠以了一个令人不安的称呼——“开启魔瓶的人”。同年,美国劳伦斯·利弗莫尔国家实验室宣布他们用激光向图钉头大小的黄金样本射击,创造出了数以十亿计的反物质粒子。
现在来看,美国用激光技术通过实验室获得反物质及实现反物质储存——两大制约着反物质武器发展的瓶颈——皆有了重大突破,这意味着美国武器级反物质的研究迈出了最关键一步。
由于耗费巨大,西方国家在反物质研究上采取了国际合作的模式。欧洲核研究组织中的法国、意大利、英国等国的科学家们均与美国展开合作,承担着相关项目中的大量研究工作。
是天使还是魔鬼?
反物质的是人类科学进步的重大成果之一,加深了人们对物质世界的认识。正反物质所产生的巨大能量为未来人类能源应用指明了道路。早在1993年,美国兰德公司就指出,反物质除了军事应用的前景外,还将成为未来宇宙航行的最佳能源,如果能解决实际应用问题,采用反物质发动机的飞船很可能会将人类带到前所未至的新疆界,实现太空旅行的梦想。
作为一种新型能源,反物质固然有着无限的应用前景,能在未来造福于人类,但巨大能量瞬间释放所带来的诱惑也可能毁灭人类自身。军事专家预言,未来的反物质武器具有史无前例的摧毁力,一旦研制成功,将会使现今所有的热核武器黯然失色,人类将面临新的、更大的灾难。另外,由于所有质量均转化为能量释放,反物质炸弹爆炸时将没有任何残留物,因此不会产生辐射或污染,是一种“干净”的大规模杀伤性武器。这一特点使反物质炸弹绕过了全面禁止核试验条约的限制,美军据此将反物质武器归类为常规武器。那就意味着在未来,美军可以在常规战争或局部冲突中随意使用它。
与人类很多科技成果一样,反物质也是一半天使一半魔鬼,它既可以在未來给人类带来巨大的福祉,同样也能成为毁灭人类的末日武器。作为宇宙中存在或曾经存在的物质,反物质本身并没有什么好坏可言,它在未来究竟是天使还是魔鬼,完全取决于人类的选择。
二战结束前夕,美国在广岛和长崎投下的两颗原子弹以无比强大的威力震惊了世人,而之后诞生的氢弹将核武器的威力推到普通人想象力的极限。就在人们认为氢弹将成为人类的终极武器之时,科学家们已经开始构思出了一种以反物质为爆炸能量、威力令氢弹相形见绌的炸弹。从理论上讲,这种以正反物质相撞为能量的炸弹的威力能轻松达到现有核武器的成千上万倍,而且不会产生任何核辐射,它很可能成为在可预见未来所能发展出的威力最大的终极“大杀器”。
反物质的威力
反物质武器的概念并不新鲜。早在1928年,著名科学家保罗·狄拉克就提出了电子有两种存在形式,除了有带负电荷的电子外,还有带正电荷的电子。带负电荷的电子叫正电子,带正电荷的电子叫反电子。当时人们不以为然,但两年后,狄拉克的学说被科学实验证明是正确的,这是人们认识反物质的第一步。20世纪的50年代,随着反质子和反中子的被发现,人们开始明确意识到,任何基本粒子都在自然界中有相应的反粒子存在。
爱因斯坦特殊相对论告诉我们,质量与能量是等价的。因此世界万物都有“同性相斥、异性相吸”的共性。反物质也一样,它一旦遇上正物质,就会与之“迅速结合、互相湮灭”。这种“湮灭”并非正反两种物质化为乌有而消失,而是它们的全部质量都转变成能量释放出来。按计算,1毫克反物质“湮灭”放出的能量达到180兆焦耳,是普通炸药的100亿倍,比原子弹、氢弹的威力大得多。
在我们可以观测到的宇宙范围内,至今还没有发现反物质存在,目前想要获取反物质就只有在实验室里人工制造。而以人类现在的科技就已经可以制造出可以瞬间存在的反物质了口人工制造的反粒子往往很不稳定,其稳定储存也是一大难题。在欧洲,人们在实验中发现在磁场的作用下反物质是有可能得到保存的。于是科学家们尝试用磁场“陷阱”来束缚反粒子的方法,即高速原子核和质子相撞产生反质子后,用减速器将其速度降低到光速的十分之一,然后用高能磁场做“陷阱”将其束缚起来,再依赖电场将速度进一步降低下来。另一方面,科学家们也尝试用电磁场“陷阱”来减速由放射性衰变收集来的正电子。最终,减速了的负质子和正电子在电磁场“陷阱”中结合,即可形成较稳定的反氢原子。不过用这种办法只能贮存10亿个反电子,而制造1克反氢原子需要有6.0231023个反电子和同样数量的反质子,显然现在的成果还远远不够。
追逐创世能量
反物质巨大的军事应用潜力强烈地吸引着美国军界。美国空军就在进行一项名为“革命性炸药”的反物质武器研制计划,由洛斯阿拉莫斯和劳伦斯·利弗莫尔核武器研究所、费米研究所等众多单位进行相关研究,通过不懈的努力,科学家们的设想正逐渐接近现实。
1995年,世界上第一家反物质研制工厂一位于瑞士日内瓦的欧洲核子研究中心制造出了第一个反氢原子。在世界各地9个研究所39位科学家通力合作下,到2002年底已经制造出了约5万个反氢原子,这是人类首次在实验室条件下制造出大批量反物质。当然,这种所谓的“批量生产”离可使用量还是有很大的距离。
2008年9月10日开始试运转的大型强子对撞器(LHC)是世界上最大的粒子加速器设施。也是在这个月,美国格林空军基地“革命性弹药”研发小组的负责人、物理学家肯尼斯-爱德华兹在五角大楼向军方汇报了他的进展,称“在反物质武器的研究上已获得重大突破”,即研制成功了“有效储存反物质的容器”并现场电脑模拟推演,鉴于爱德华兹在反物质研制方面的开创性贡献,人们为他冠以了一个令人不安的称呼——“开启魔瓶的人”。同年,美国劳伦斯·利弗莫尔国家实验室宣布他们用激光向图钉头大小的黄金样本射击,创造出了数以十亿计的反物质粒子。
现在来看,美国用激光技术通过实验室获得反物质及实现反物质储存——两大制约着反物质武器发展的瓶颈——皆有了重大突破,这意味着美国武器级反物质的研究迈出了最关键一步。
由于耗费巨大,西方国家在反物质研究上采取了国际合作的模式。欧洲核研究组织中的法国、意大利、英国等国的科学家们均与美国展开合作,承担着相关项目中的大量研究工作。
是天使还是魔鬼?
反物质的是人类科学进步的重大成果之一,加深了人们对物质世界的认识。正反物质所产生的巨大能量为未来人类能源应用指明了道路。早在1993年,美国兰德公司就指出,反物质除了军事应用的前景外,还将成为未来宇宙航行的最佳能源,如果能解决实际应用问题,采用反物质发动机的飞船很可能会将人类带到前所未至的新疆界,实现太空旅行的梦想。
作为一种新型能源,反物质固然有着无限的应用前景,能在未来造福于人类,但巨大能量瞬间释放所带来的诱惑也可能毁灭人类自身。军事专家预言,未来的反物质武器具有史无前例的摧毁力,一旦研制成功,将会使现今所有的热核武器黯然失色,人类将面临新的、更大的灾难。另外,由于所有质量均转化为能量释放,反物质炸弹爆炸时将没有任何残留物,因此不会产生辐射或污染,是一种“干净”的大规模杀伤性武器。这一特点使反物质炸弹绕过了全面禁止核试验条约的限制,美军据此将反物质武器归类为常规武器。那就意味着在未来,美军可以在常规战争或局部冲突中随意使用它。
与人类很多科技成果一样,反物质也是一半天使一半魔鬼,它既可以在未來给人类带来巨大的福祉,同样也能成为毁灭人类的末日武器。作为宇宙中存在或曾经存在的物质,反物质本身并没有什么好坏可言,它在未来究竟是天使还是魔鬼,完全取决于人类的选择。