反物质能源的诱惑

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  我们知道,构成世界的物质,可以细分到原子,而原子又是由质子、中子和电子这些基本粒子构成的。可后来科学家们又发现了与这些基本粒子分别对称的质量相等、性质相反的反质子、反中子和反电子等反粒子,由反粒子组成的东西自然就被称为反物质。但是,这些反粒子或反粒子组成的反物质并不存在于我们的周围。因为通常的粒子和反粒子(或通常的物质和反物质)一旦接触就会发生相互抵消的“双消灭反应”,其所有质量全部转化成光之类的巨大的能量,这种能量相当于核裂变能的1000倍,如果把这种巨大的能量用于火箭推进,就可制成反物质火箭。
  现在火箭推进使用的是化学燃料,它能变换成能量的质量不过是总质量的十亿分之一左右。我们知道氢弹的威力——那是把作为核炸药的氢的0.7%转化的能量的结果。如果全部氢都转化为能量,一颗同样大小的氢弹的破坏力将是上述情况的140倍。如果使用反物质,就能达到百分之百转换成能量的目的。科学家指出,1毫克反物质(反氢燃料)与通常物质(氢燃料)反应时放出的能量,相当于10吨液态氧和液态氢燃料。也就是说,与世界第一枚液体火箭V-2火箭重达8.5吨的燃料相比,反物质火箭仅需1毫克反物质就可以把火箭送上天,两者真是天殊地别。
  前面已经谈到,反粒子(或反物质)是不能存在于自然界的,那么,它们又存在于哪里呢?它们只能存于宇宙射线之中,不过,科学家们已经能通过加速器高能实验的方法,人工生成少量且只能极短时间存在的反粒子。那么,即使生成、收集到了反粒子,又有什么容器能把它装下呢?肯定不能用普通物质所做的容器。其实,这个天大的难题已经被科学家解决了。目前,科学家们已经制造出了能将反质子贮存两个月以上的收集器,这就是“彭宁收集器”,它的奥秘是利用电磁场而不是普通容器那种坚固的外壁来限制和挤压其内的粒子,这个电磁场使普通电子的运转速度降低到几乎是静止的状态,或者说是“冷静”下来,然后再把反质子送进收集器。
  人类对宇宙的目标是太空旅行、探索宇宙真相。但即使使用目前最先进的液体火箭推进,人类要往返一趟火星也要至少一年半的时间,这个速度不仅能耗大,折腾人,而且最关键的是效率太低。因此,必须要有以接近光速的速度穿梭于宇宙之间,方能真正实现人类的太空目标。就目前人类的技术水平来看,采用反物质火箭推进是达到该速度的唯一手段。
  虽然目前仅在实验研究阶段,距实用阶段还差很远很远,但相信在不久的将来,率先诞生的反质子火箭会使人类移居火星,冲出太阳系等太空之旅不再是梦。
  除了利用反物质能源推进火箭,科学家们还设想用反物质来为人类日常生活提供能源。据计算,500克反物质和500克物质相遇而湮灭释放出来的能量,相当于260多亿千瓦时的电能,也就是说世界上最大的三峡电站建成并达到总装机容量1802万千瓦之后,必须昼夜不停地运转两个月,才能产生与之相当的电能。
  反物质能源是目前太空能源中最尖端的科学领域,它看似遥远,但前景无限,人类离捕捉到它的脚步必将越来越近。
  (作者单位:613100四川省井研县三教中学)
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