反物质火箭的理论速度|半分钟认识反物质火箭

由于科学家们预测在不久的将来 , 将获得可供工程学利用的反物质的量可达到1毫克水平 , 过去在科幻小说中描述的那种能量高达核裂变反应1000倍的火箭——反物质推进火箭突然披上了现实的色彩 。一些国家的科研机构已开始研制反物质火箭 。
什么是反物质火箭 构成世界的物质可以细分到原子 。原子是由较重的原子核和电子构成的 。以质子和中子组成的原子核位于原子的中心 , 电子像云一样包围着原子 。这些都称为基本粒子 , 物质世界是由它们组成的 。
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物理学上有对称的概念 。例如 , 质子和电子就分别带着同样大小的正电荷和负电荷 , 这是非常对称的 。但是 , 令科学家困惑不解的问题是:质子的质量却是电子质量的1800倍 , 这是不对称的 。同时 , 科学家们在研究原子结构时 , 又遇到了“负能态空穴”难题 , 即根据原子理论计算 , 出现了能量为负数的结果 。这个“负能态空穴”又是如何产生的?
直到1933年美国物理学家安德逊发现了反电子 , 这个问题才得到初步解决 。人们逐渐认识到 , 在那些基本粒子中 , 还存在一种完全对称的“反”基本粒子!带正电荷的电子对称存在质量相等的带负电荷的反电子;带正电荷的质子对称存在质量相等的带负电荷的反质子;中子对称存在反中子 。
但是 , 这些反粒子只能存在于宇宙射线中 , 不能在自然界中存在 。科学家们通过加速器高能实验的方法 , 可以人工生成极少量且只能在极短的时间存在的反粒子 。
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反粒子或反粒子组成的反物质不能存在于我们周围是有道理的 。因为通常粒子和反粒子(或通常的物质和反物质)一旦接触 , 两者就会瞬间消灭 , 全部质量转化为光之类的能量 , 这种反应称为双消灭反应 。据科学家们推测 , 宇宙大爆炸时 , 每生成300亿颗反粒子 , 就会同时产生300亿零1颗正粒子 。在大爆炸发生后的百万分之一秒内 , 正反粒子因发生双消灭反应 , 相互湮灭了 , 而剩下的就是多出的那一丁点儿正物质 。这小小的剩余(其实总正粒子数仍异常巨大)演变成现今我们熟知的宇宙 。
【反物质火箭的理论速度|半分钟认识反物质火箭】 正反粒子双消灭反应的事实使得著名的爱因斯坦方程式E=mc2(能量=质量×光速度的平方)完全得到证实 。这个反应放出的能量相当于核裂变反应的1000倍 , 如果把这种巨大的能量用于火箭推进 , 就可以成为反物质火箭 。
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