反物质武器

骑UFO看外星人 · 发表于 2014-12-17 16:29:46

有两枚入墙半截的钉子，当你用榔头猛敲其中一枚，试图把它全部钉人墙中时，它却从墙中反弹而出；当你用钳子用力去拔另一枚时，它反而钻人墙中。

　　奇怪吗？可你如果进入了神秘的反物质世界，这种现象就不足为怪了。
　　反物质源于著名科学家爱因斯坦提出的物质的总能量公式，即物质的总能量有正、负两种值。科学界认为，也许我们认识的仅仅是宇宙的一半——正物质世界；而公式中的负值适合于宇宙的另一半，则是反物质世界。这种反物质是由电荷性质和自旋取向相反的各种粒子所组成的，你推它向东它却往西，一切都与我们熟悉的物质世界背道而驰。
　　人们对神秘的反物质世界的向往首先在科幻作品中体现了出来。看过电视《星舰迷航记》的人们一定还记得，那艘“企业”号太空船，就是利用反物质反应器作为推进动力的。但在现实的科学研究中，要了解反物质世界，倒是颇费脑筋的。要从抽象的反物质概念中获得客观的印象，可用镜子做一个实验。你在纸上写一个“人”字，在镜中就成了“人”字。因此，科学界解释：反物质是正物质的镜像。

反物质武器78 / 作者:骑UFO看外星人 / 帖子ID:18965

　　在自然界中，虽然没有找到反物质实体，但科学家已发现电荷性质和自旋取向相反的各种粒子。那么，假如有一天我们可以通向反物质世界，正、反物质相遇时会产生什么景象呢？
　　当两数绝对值相同符号相反时，它们的和为零，叫正负抵消。科学家认为，当正物质一旦与它的对映体反物质相遇时，两物就会同时消失。但物质与数不同，物质具有能量，因而正、反物质是以释放能量的方式消失的，科学界称这种玉石俱焚的现象为“湮灭”。
　　为了打开反物质世界的大门，科学界于1957年动员了千军万马，耗费巨资建立了大型加速器，成功地捕获了反质子和反中子。1995年9月，科学家又成功地研制出反质子的原子——反氢原子，从而使人们看到了利用反物质的曙光。

　　最近，一份反物质实验报告指出：当1克反物质与1克正物质相互碰撞而发生湮灭时，能释放出巨大能量。据计算，一粒盐粒大小的10毫克反质子便可产生相当于200吨化学燃料的推进能量。由此看来，反物质是最理想的宇宙飞船能源。自20世纪60年代人类进入太空后，征服太阳系和进军银河系便成为人类一个壮丽的目标。但是，宇宙飞船要在茫茫太空中成年累月地翱翔。燃料是个大问题。要在飞船有限的空间内装载维持长时间飞行的燃料，只有反物质才能解决问题。
　　反物质在医学上也能一显身手。由于反质子能量释放的速度和从体内逸出_的速度可以人为控制，且对人体无害，因此，用反质子产生的光束代替X射线治疗癌症，能精确击中肿瘤，大大减轻对周围正常组织的损害程度。

　　但是，除了实验室里的反粒子，人类还从未见到反物质实体。尽管有许多大胆美好的设想，可由于正、反物质水火不容，目前想得到1克反物质用以研究确实不是件容易的事。
　　此外，即使人类制造出反物质，如何贮存和运输也是一大疑难。对此科学家已提出两种方法，一是超导贮存，即利用超导磁悬浮原理，使反物质不与正物质接触；二是捕捉等离子体的“真空瓶”，即让反粒子以光的速度在瓶子内自旋，并有—个防止反粒子碰撞瓶壁的强大磁场紧紧箍住这些反粒子。这些设想能否实现，也许需要新一代科学家去努力。

“末日武器”反物质

众所周知，物质由原子组成，而原子由基本粒子组成。研究发现，粒子都是成对出现的，配成对的粒子分别被称为正反粒子。正反粒子的一部分性质完全相同，另一部分性质则完全相反。由基本粒子组成的原子或物质都有其对应物——反原子或反物质。反物质是相对于正常物质而言的，是与正常物质相反存在的一种物质形态。

　　科学家们不仅在理论上预言了反粒子的存在，而且在实验中成功地制造出许多反粒子。最具里程碑意义的是由科学家们制造出来的世界上最简单、最轻的反物质——反氢。
　　反物质不仅具有重要的科学研究价值，而且在军事上也有重要应用。反物质武器就是利用物质与反物质相互作用的机理而研制出的一种杀伤性武器，它有两个显著的特点，其中之一便是威力巨大。

　　二战期间，第一个向当时的美国总统罗斯福建议研制核武器的科学家爱因斯坦就曾预言，如果反物质武器研制成功，它释放出的能量无比巨大——1千克反物质与物质发生湮没时释放出的能量，将比同样质量的铀235完全裂变释放出的能量大130至1000倍。因此，反物质武器是一种比原子弹威力强大千倍的骇人核武器。
　　反物质武器的第二个特点是没有放射性污染。原子弹、氢弹和中子弹爆炸时都伴有强烈的核辐射，并以此作为一种杀伤手段，它在杀伤人员的同时，还破坏战场环境，留有“后遗症”，而反物质武器则没有放射性，是独具特色的“干净弹”。

　　前苏联著名物理学家、“氢弹之父”萨哈罗夫早在二十世纪40年代就预言，反物质的新兴家族将给尖端武器的发展开拓出无限光明的前途。反物质在军事方面至少将有以下应用前景：
　　反物质火箭：以反物质高能密度能源作为火箭推进剂，将使火箭速度得以魔法般的提高。

　　反物质炸弹：利用反物质和正常物质湮没释能的原理，研制成威力比核弹大1000倍的反物质炸弹。这种炸弹威力大，但体积小、无放射性，是新概念兵器。
　　反物质核武器：过去氢弹和中子弹要用小型原子弹裂变反应提供能量，达到高温后才能发生聚变核反应。今后，若用少量反物质取代笨重的原子弹作为提供点火能量的燃料，不仅可以加强氢弹的威力，而且体积小、无污染，仅用直径为1/10毫米的反物质（反氢）小球就足够了。

　　反物质能源：反物质和物质湮没时产生的大量高能л介子，若能利用磁场将其形成高强度的л介子流，则每毫克反物质可产生1亿安量级的流量。用这种介子流激励脉冲磁流体发电机将产生强大的脉冲功率，倘若用这种脉冲功率源给电炮、强激光武器、粒子束武器（含等离子体射束武器）提供强大的能量，将大幅度提高这些武器的杀伤效能。比如，若利用反物质湮没能给x射线激光武器提供能源，其效率必将提高10至100倍。

物质与反物质

阿尔法磁谱仪(Alpha Magnetic Spectrometer，简称AMS)是人类送入宇宙空间的第一个大型磁谱仪，于1998年6月2～12日由美国发现号航天飞机搭载，成功地进行了首次飞行。并在2003年送到阿尔法国际空间站运行了3～5年。阿尔法磁谱仪是在丁肇中教授领导下的一个大型的国际合作科学实验项目。这项雄心勃勃的研究计划的主要目标是寻找太空中的反物质和暗物质。探索天体物理、粒子物理和宇宙论的重大疑难问题。包括美国、中国、俄国、意大利、瑞士、德国、芬兰等十多个国家和地区的三十七个研究机构的物理学家和工程师参加了这个计划。中国科学院电工研究所、高能物理研究所和中国运载火箭技术研究院等单位参加了这项重大的国际科技研究的合作项目，并在其中发挥了关键的作用。

　　发现号航天飞机运载阿尔法磁谱仪对“反物质”的探测。引发了人们对“反物质”的兴趣。
　　
　　一、扑朔迷离的反物质
　　
　　一些科学发现，常常使人们目瞪口呆。难以置信。而正是这些难以置信的发现，推动了人们对客观世界的认识和科学的进步。反物质的发现就是这样。
　　我们知道，物质是由分子和原子组成，原子是由带负电的电子和带正电的原子核组成。如果由带正电的电子与带负电的原子核组成原子，就是反原子。由反原子组成反物质。如果把自然界纷呈多样的宏观物体还原到微观本源。它们都是由质子、中子和电子所组成的。这些粒子因而被称为基本粒子，意指它们是构造世上万物的基本砖块，事实上基本粒子世界并没有这么简单。

　　1932年。美国科学家安德森发现了一种特殊的粒子，它的质量和带电量同电子一样，只是它带的是正电，而电子带的是负电。因此，人们称它为正电子。正电子是电子的反粒子。
　　正电子的发现引起了科学界的震惊和轰动。它是偶然的还是具有普遍性?如果具有普遍性，那么其它粒子是不是都具有反粒子?于是，科学家们在探索微观世界的研究中又增加了一个寻找的目标。
　　1955年，在美国的实验室中反质子被找到了。后来，又发现了反中子。60年代，基本粒子中的反粒子差不多全被人们找到了。一个反物质的世界渐渐被科学家像考古般地“挖掘”了出来。
　　反物质的研究者认为，宇宙中存在着我们看不见摸不着的“反物质世界”，它的基本属性同我们周围的世界正好相反。反物质的原子核是南反质子和反中子构成的“负核”，外有正电子环绕。反物质一旦同我们世界的“正物质”接触，便会在瞬间发生爆炸，物质和反物质变为光子或介子，释放巨大能量，产生“湮灭”现象。
　　

　　二、究竟什么是“反物质”
　　
　　究竟什么是“反物质”呢?反物质是不是非物质?如果证明反物质的存在，世界统一于物质的哲学原理是否还能成立?物质世界之外。是否还有一个反物质世界?反物质的出现和湮灭是否符合物质不灭定律等等。

　　宇宙中是否存在反物质是科学的一大难题。根据目前公认的大爆炸学说，宇宙是由大约在150亿年前的大爆炸产生的。大爆炸后，宇宙在不断地膨胀和冷却。大量的天文学观察和天体物理实验结果支持了这个理论。然而根据粒子物理理论。大爆炸理应产生同样数量的物质和反物质。迄今为止，所有的实验都没有在宇宙中观察到反物质的存在。宇宙中究竟是否存在反物质?这是目前粒子物理学家和天体物理学家关注的焦点之一。

　　反物质世界听起来很奇怪，其实不然。在亚原子粒子中，每个粒子皆有其反粒子为伴，两者的性质正好相反，如电子带一负电荷，反电子则带一正电荷(故又称正电子)，两者的旋转方向也相反，两者间的关系可谓古怪，它们一旦相碰即行消失(称湮灭)，而化成一阵γ射线暴。若宇宙中始终存在反粒子，那么它们势必会组成反原子，既而积聚成反星球、反星系，就如粒子所经历的那个过程。可是在我们居住的宇宙小小角落里，却从来没有人探测到反星球、反星系。直接观测反星体十分困难。因为原子和反原子所辐射出的皆为光子，这样，即使你看到一个反星球。可是其外貌跟一般星球并无二致。一个间接的办法是观测湮灭γ辐射。若我们近旁(如银河系内)有反物质存在，由于星球会发生爆炸，其包藏物质被拽入星际空间，成为周围星球相互交换的物质。这样，物质和反物质势必不时发生碰撞，而产生湮灭信号。事实上，天文界一直未观测到这种信号。若宇宙中不存在反物质世界。这在理论上又很难解释。据现代宇宙学，在大爆炸创生之初，产生了等量的物质和反物质：另一方面据量子论，真空空间中不时地暴出粒子对(如电子和反电子)，在一个瞬间后又隐没于虚空。所有这些都向我们暗示。宇宙中应有反物质世界的位置，这个问题一直困惑着物理学家。

　　
　　三、宇宙中有反物质天体吗?
　　
　　粒子实验已证实，正反粒子的强作用和电磁作用性质完全一样，因此反质子和反中子也能结合成带负电的反原子核，反核和反电子结合在一起，就能组成反原子。我们的正物质世界有多少种原子，相应在反物质世界中也能有多少种反原子，而且它们在结构上将是完全没有区别的，延伸起来讲，大量反原子可以构成反物质的恒星和星系。如果宇宙中正反物质为等量。那么这样的反恒星和反星系就应当存在。因此这给天文学家提出了一个深刻的问题：天上有反恒星和反星系吗?

　　要由观测来分辨远处星系由物质构成或反物质构成并不容易，至今的天文观测只是接收远处天体所放出的光子。原则上。正物质天体若辐射光子，那么同样的反物质天体应当辐射反光子。但是光子是纯中性的粒子。因此光子与反光子是同一种粒子。这样，天文学家通过可见光、射电、X射线或γ射线观测，原则上无法区分他的目的物是由物质构成还是由反物质构成。
　　恒星和星系除了辐射光子外。它们还辐射中微子。中微子与反中微子很不一样。如果天文学家能接收中微子，那么他就能区分物质天体与反物质天体。可惜中微子与任何物质的相互作用都很微弱，造一个能接收它们的仪器很困难。今天用这办法来区分物质天体或反物质天体还办不到。

　　我们的宇宙是由大量星系构成的。若在远处有反物质组成的星系，原则上也能用同样的道理来发现。星系之间并不是真空，而是弥漫着很稀薄的气体。因此，若既有正物质星系又有反物质星系，那么正反物质必会相遇，相遇处必会有湮灭过程发生。人们着意地寻找了相应的γ射线，而没有找到过。于是得出结论：在三千万光年的范围内不会有巨大的反物质星系存在。若在更远的地方有这种湮灭发生，由于它的信号太弱而没有被发现是不能排除的。所以上述结论是今天的观测能力所能给出的回答。

　　在这样的结果面前，人们的看法分成了两种。一种认为宇宙中正反物质应当是等量的，需要的是从更远处去寻找反物质星系存在的证据。另一种认为事实已暗示。宇宙中没有大量的

反物质存在，需要的是从宇宙的演化中去寻找造成今天没有反物质的原因。

　　
　　四、在太空中寻找反物质
　　

　　探测反物质的关键是必须把包括一个强有力的磁铁的探测器送入太空以测量宇宙中的原子核的电荷。几十年来，物理学家提出过各种方案企图将磁谱仪送入太空。但由于无法制造一个可以在太空运行的磁铁而未能如愿。中科院电工所利用多年来在研究核磁共振永磁体方面取得的丰富经验，提出了完全利用钕铁硼永磁材料的独特设计方案。它的磁场强，漏磁非常小。磁二极矩几乎为零。完全能满足AMS实验在空间运行的要求。丁肇中教授采用了中科院电工所的设计方案。中国科学家和工程师研制出了人类送入太空的第一个磁铁，使物理学家几十年来的梦想成为现实。

　　1998年的夏天，美国宇航局把阿尔法磁谱仪送上了太空。它的主要目标之一是寻找宇宙射线中的反原子核。如果相信宇宙中有等量的物质和反物质，那么在三千万光年之外应有大范围的反星系区存在。在那里，原始的宇宙射线应是由反质子和反α粒子组成的。那里的部分宇宙射线粒子会飞进我们这个由正物质构成的区域。由于星系际大部分地方很空旷，气体的密度约只有每立方米一个质子的质量。因此反原子核可自由地飞行很长的距离。这样，放置在地球大气层之外的磁谱仪就能接收到它。这就是阿尔法磁谱仪计划的基本想法。

　　上面已提到，实际测到的并不只是原始的射线粒子，它也包含由中途碰撞产生的次级粒子。因此当我们从宇宙射线中发现了反质子，它并不说明远处一定有反物质天体区存在。这些反质子完全可能是次级产生的。反原子核就不一样。它是由若干个反核子结合而成的复合体，所以不可能是碰撞产生的次级粒子。因此，如果能从宇宙射线中观测到哪怕只有一个反α粒子，它将是强有力的证据，表明远处有反物质天体存在。阿尔法磁谱仪能同时准确地测定飞人仪器的粒子的质量和电荷。当太空中有反α粒子飞入磁谱仪，它是容易被分辨出来的。

　　大多数宇宙学家都认为，整个宇宙是由普通物质构成的，少数人坚持，在宇宙里有可能存在由反物质构成的星系，由这样的星系发出的光与由普通物质构成的星系发出的光是没有区别的，所以要知道它们的存在是很困难的。许多宇宙学家还这样推测：在开天辟地的那个时刻。物质和反物质就分离开，构成了两个宇宙，一个称做“宇宙”，另一个则是“反宇宙”，它们互相排斥并且以很大的速度互相远离。

　　故多数的粒子可视为“不是物质。就是反物质”。无论何时，一粒子与其相当之反粒子相遇即相互毁灭，根据质能互换原理(E=mc2)，其等质量物质均全部转变成高能光波。或在某些状况下转变成具高速运动之较轻粒子。中性粒子则为其自身之反粒子，行极速之衰变。反物质星云与一由普通物质组成之星云相碰撞。将以巨大的辐射能散发出去。

　　然而科学家却无法在宇宙间直接观测到反物质的存在，科学家只能利用高能物理的正负电子对撞机。模拟宇宙初始大爆炸景况，证实的确有反粒子存在，并推论一百五十亿年前的那场爆炸，应该同时产生了数量相当的物质和反物质，但如今物质的数量远超过反物质的数量。到底是何原因，造成物质数量远超过反物质的数量，科学家百思莫解!

　　迄今为止，寻找太空中的反物质和暗物质，一直是天体物理、粒子物理和宇宙论面临的重大疑难问题。对于在宇宙中找不到反物质的现象，几十年前，就有科学家大胆设想，如果宇宙中的正电子和负电子完全对称，那么，因为地球由带正电的电子和质子组成，那么就可能另外存在一个主要是由反电子和反质子所组成的星球。

　　总之，为彻底揭开宇宙反物质之谜，前面还有漫漫长路要走。相信随着科学技术的不断发展和科学研究的不断深入。人们对反物质作用的认识一定会越来越深刻。