科普篇~反物质

物质对于我们所有人来说，应该都是熟悉的，宇宙世界到处都充斥着物质，物质也是组成世间万物的基础。

但是科学家通过对物质的研究，或者说通过对宇宙万物的研究表明，物质通过分解之后，科学家发现物质的组成存在一定的问题，于是科学家就提出了世界上是存在所谓的反物质的。

反物质是什么

反物质概念是英国物理学家保罗·狄拉克最早提出的。他在1928年预言，每一种粒子都应该有一个与之相对的反粒子，例如反电子，其质量与电子完全相同，而携带的电荷正好相反（A）。且反电子的自旋量子数是-1/2而不是正1/2。

反物质是一种人类陌生的物质形式，在粒子物理学里，反物质是反粒子概念的延伸，反物质是由反粒子构成的。反物质和物质是相对立的，会如同粒子与反粒子结合一般，导致两者湮灭并释放出高能光子或伽玛射线。

2010年11月17日，欧洲研究人员在科学史上首次成功“抓住”微量反物质。2011年5月初，中国科学技术大学与美国科学家合作制造了迄今最重反物质粒子——反氦4。2011年6月5日欧洲核子研究中心的科研人员宣布已成功抓取反氢原子超过15分钟。

反物质是正常物质的反状态。当正反物质相遇时，双方就会相互湮灭抵消，发生爆炸并产生巨大能量。能量释放率要远高于氢弹爆炸。

反物质存在于哪里

宇宙大爆炸产生了相同数量的物质和反物质。它们可能在宇宙形成片刻后就相互消灭了对方。然而事实证明，我们确实存在。而且行星、恒星和星系也真实存在；我们看到的一切由物质构成的东西都真实存在。

有两种看似可行的方法可用来解决这种有关存在问题的谜。

第一种是，物质和反物质的物理性质可能存在轻微差别，这使早期的宇宙充满过多的物质。虽然理论预言反物质世界可以映出我们的完美身形，但是试验证实，我们在镜子中发现一些可疑的擦痕。

1998年，欧洲粒子物理研究所进行的实验显示，一种特殊粒子，即K 中介子时不时转变成反粒子，故而使物质和反物质之间失去平衡。

随后科学家利用加拿大和日本的粒子加速器进行试验，结果在2001年发现类似现象，不过这次他们在更重的K 中介子同位素B介子之间发现更加不均衡的现象。今年迟些时候一旦欧洲粒子物理研究所的大型强子对撞机开始恢复运行，它进行的大型强子对撞机B介子试验，将利用一台4500公吨重的探测器寻找数十亿个B介子，以便更加准确的揭开它们隐含的秘密。

但是大型强子对撞机B介子试验可能不会为我们提供揭开反物质消失之谜的答案。牛津大学粒子物理学家弗兰克·克洛斯说：“这种影响似乎太小，根本无法解释物质和反物质间存在的巨大失衡现象。

”解释物质之谜的第二个答案，是在宇宙形成后的数秒里，物质和反物质的湮灭并不充分：物质和反物质在相互消灭对方的过程中设法逃逸出来。反物质可能就隐藏在宇宙的镜像区，那里可能存在反恒星、反星系，甚至是反生命。

反物质的研究

中国的反物质研究所始于80年代初，由世界著名的核物理学家、反物质发现者赵忠尧担任技术顾问，因此西方称他为“中国反物质武器之父”。虽然已经经历了四十年的研究，但是我国依然并没有推出反物质武器的研究成品，并且也没有将反物质武器应用的说法。

2016年3月10日，中国科学院上海光机所强场激光物理重点实验室宣布其利用超强超短激光成功产生了反物质——超快正电子源，这也是我国科学家首次利用激光成功产生反物质，这一发现将在材料的无损探测、激光驱动正负电子对撞机、癌症诊断等领域具有重大应用。

反物质武器的起源

反物质武器是一种以反物质作为能量，推进剂或爆炸物，拥有超强大力量的梦想武器。目前其还仅存在于科幻小说中。但美国空军已经对其可能的军事用途，包括毁灭性效果产生了兴趣。自从冷战开始，其就开始资助反物质相关的物理研究。其主要的理论优势是物质与反物质相撞会将100%质量转化成能量(高能伽玛射线)，而利用聚变反应的氢弹则大约是只有0.7%的质能转换。

通过核反应制取含有一个反中子和的氘，和锂反应制得氢化锂，取代普通氢弹中的聚变填料，这样在爆炸发生时不仅有聚变，裂变，同时还有中子和反中子的湮灭反应。这是研制中的初级反物质武器。

如何利用反物质来制造反物质武器

1986年首次发现反物质，由于极少量的物质同它的反物质相互作用，能够释放出极大的能量。可用作热核爆炸的扳机，或者激励出极强的X射线或γ射线激光，反物质研究成为目前各国研究的重点，但是这只是对于反物质武器的理论性理解。

反物质武器对未来的影响

反物质不仅可以作为武器的炸药，还可用来制造星际航行火箭、航天器、太空船的超级燃料。据计算，用数十毫克反物质作燃料推动太空船，6个星期就可以到达火星。

反物质武器的威力

普林斯顿大学高级研究所的历史学家、科学家乔治·戴森指出，反物质这种所谓“干净”的武器远比“肮脏”的核武器更可怕，因为它更有可能投入实战。普通的原子弹、氢弹一般只作为战略威慑手段，基本不可能在常规战争或局部战争中使用。美国“反物质武器之父”—几克炸弹毁灭地球比原子弹还可怕。

反物质在C国安装定时炸弹爆炸，C国总参谋部大楼和附属设施化为灰烬，而这名士兵所携的反物质炸弹只有五千万分之一克！随后，一枚反物质脉冲炸弹在C国电力和通信网络上空引爆，刹那间，该国的军事和社会活动彻底瘫痪……看得目瞪口呆的五角大楼高官惊叹：“几克重的反物质炸弹就能毁灭地球了！”

常规核武器除了威力巨大外，还会产生核辐射，会污染战区的土壤、水源和空气，并对生物和植物造成巨大辐射伤害，引起人道主义灾难。而使用反物质武器则相对“干净”，不用担心核残留。如果美国研制出反物质武器，那么，美军在战场上将更加无所顾忌——由于它没有核残留，美军可能会将其归类为常规武器。

反物质武器发展之路

制造反物质武器耗资巨大。目前，生产1微克反物质估计需要花费60亿美元。另外它的安全贮存也很困难，尽管科学家想出了强磁场“陷阱”的办法，目前还只能贮存10亿（10^9）个反电子——而制造1克反氢原子需要有6．023x10^23个反电子和同样数量的反质子。制造成功反物质武器炸药还有艰巨的路程要走，现在，反物质武器还只能是一种新武器概念。反物质研究不只用于战争，”爱德华兹解释说：“1克反物质就足以为23架航天飞机提供动力。这可以从根本上改变能源供应的模式，将会是一场能源革命。”

总而言之，如果反物质武器被研制出来，投入战斗，那将是全世界的悲剧。

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