请认准"下载楼"官方域名 http://www.daxingwx.net     第十四章 反物质探讨 (第1/3页)

    ()虫洞基地最新章节
 第十四章 反物质探讨
    宇宙是由物质构成的，物质都是由分子构成的，分子是由原子构成的，原子是由原子核以及围绕它旋转的电子构成的，而原子核是由质子和中子所构成的。科学家后来又发现，质子和中子是由更小的粒子所构成的，这种更小的粒子被称为夸克。迄今，科学家已发现了物质结构的5个层次，即“夸克→核子→原子核→原子→分子”，以及300多种基本粒子。大千世界无奇不有的物质，就是由多种多样的基本粒子构成的。反物质(antiatter)是由反粒子(antiparticle)构成的物质。科学家已经证明，构成世界万物的基本粒子都有一个反粒子——与自己“长得”一模一样但“秉性”相反的“镜像物”。比如，电子带负电，而带正电的电子就称为反电子。

    有了反电子我们自然会联想到反质子、反中子，反质子、反中子和反电子如果像质子、中子、电子那样结合起来就形成了反原子，由反原子构成的物质就是反物质，反物质正是一般物质的对立面，而一般物质就是构成宇宙的主要部分。

    电子和反电子的质量相同，但有相反的电荷。质子与反质子也是这样。那么中子与反中子的性质有什么差别？如果要追本溯源那就说来话长了，理论又是非常的枯燥，因此咱们只是简单地来概括下反中子与反质子的性质及结构：

    反中子是中子的反粒子，它的磁矩对于其自旋是反号的。反中子与核子相碰可湮没为π介子。中子（n）由一个上夸克（u，带电量+2/3），两个下夸克（d，带电量-1/3）组成。而反中子（nbar）则由一个反上夸克（ubar,带电量-2/3），两个反下夸克（dbar,带电量+1/3）组成。

    同样，反质子是质子的反粒子，其质量及自旋与质子相同，且寿命也与质子相当，但电荷及磁矩则与质子相反，带有与电子相同的负电荷。与质子相遇时会湮灭，转化为能量。一个反质子是由两个上反夸克及一个下反夸克所组成。虽然反质子本身是稳定的，但由于反质子与质子接触会发生湮灭的现象，并且转化为能量，是故反粒子无法在一般的自然环境中保存。

    何谓湮灭？几乎所有已知粒子的反粒子都被发现了，只有光子是个例外。物理学家论证了不存在反光子，因为反光子就是光子自己。各种成对的粒子与反粒子一旦相遇，便会在释放出γ射线、π介子和极大能量的同时同归于尽，这就是所谓“湮灭”效应。因此，湮灭的定义为：物质和它的反物质相遇时，会发生完全的物质——能量转换，产生光子等能量形式，此一过程即为湮灭(英文：annihilation)，又称为互毁、相消、对消灭。

    在经典力学中，质量和能量之间是相互**、没有关系的，但在相对论力学中，能量和质量只不过是物体力学性质的两个不同方面而已。这样，在相对论中质量这一概念的外延就被大大地扩展了。爱因斯坦指出：“如果有一物体以辐射形式放出能量Δe，那么它的质量就要减少Δe/c^2。至于物体所失去的能量是否恰好变成辐射能，在这里显然是无关紧要的，于是我们被引到了这样一个更加普遍的结论上来：物体的质量是它所含能量的量度。”

    由上述理论我们可以得出这么一个结果：粒子质量为，一个反物质粒子与另一个粒子湮灭所释放出的能量为Δe=2c^2。这个数字公式很抽象，对于没学过高中物理的人来说不知所云，更不能体会它所释放能量的巨大，那么咱们就看下小说《天使与魔鬼》（丹；布朗著）中提到的一些：

    反物质是人类目前所知的威力最大的能量源。它能以百分之百的效率释放能量（核裂变的效率是百分之一点五）。反物质不造成污染，也不产生辐射，一小滴反物质就可以维持整个纽约城全天的动能。先别过于乐观，其中可隐藏着危机……

    反物质极不稳定，它可以把接触到的任何东西化为灰烬……连空气也概莫能外。仅仅一克反物质就相当于20万吨当量的核炸弹的能量——比当年扔在广岛的那颗原子弹要强20多倍。

    当物质与反物质接触，原子最外层的电子因为所带电荷相反而抵消，原子核中的质子也因同样的原因相互抵消，而反中子因磁性与中子相反而与中子进行强烈的碰撞发出惊人的能量。爱因斯坦曾计算过这种完整的能量释放比率，跟这种完全的能量释放相比，核裂变就像划燃一根安全火柴一样微不足道。

    ……

    “1克反物质产生的能量，就足以为23架航天飞机提供动力。反物质的应用，可以从根本上改变能源供应的模式，将会是一场能源革命。但是由于是由加速器产生的高能粒子打击固定靶产生反粒子，再经减速合成的，此过程所需要的能量远大于湮灭作用所放出的能量，且生成反物质的速率极低，生产一千亿分之一克的反物质，需要耗资近60亿美元，因此尚不具有经济和应用价值。更为糟糕的是，经过长期对宇宙中粒子、射线大量捕获分析后得出的结论是：在三千万光年的范围内不会有巨大的反物质星系存在，我们无法从宇宙的自然环境中直接获得。大型强子对撞机要对撞1千年才能够对撞出一微克反物质，要得到足够多的反物质，必须开发数个星球，建造围绕整个星球的巨型粒子加速器……大家都发表下自己的观点。”会议室内在讨论反物质引擎的可行性计划，首先要解决的问题自然是从哪里获得足够的反物质，老黄作为该项目负责人作了开场白。

    参加会议的都是物理学界的精英，然而大家都表情严肃，老黄已讲出了不争的事实，全球的科学家也都为此难题所困。

    “暗物质

    （本章未完，请点击下一页继续阅读） 请认准"下载楼"官方域名 http://www.daxingwx.net