反物质到底是什么威力有多大年夜坏人掌握了会摧毁世界吗?_反物资_粒子
诸如此类的问题看似比较大略,但却不是一两句话能够解释白的。本日我们就来细扯一下,看是否能把反物质的有关问题说个明白。请大家耐心看完,若有帮助,则幸甚。
反物质泯没的能量虽然巨大,但也有限
反物质威力是巨大的,是迄今为止已知物质质量转化为能量最大最完美开释,也便是质能转换率达到100%,天下上没有任何物质或技能制造出来的能量可以与反物质比较。
现在,我们人类节制的最大质能转换技能便是核聚变,质量转化为能量的比率约0.7%,也便是1kg物质可以转化出7g的能量,只是反物质转化率的1/142.86。
即便如此,反物质能量开释也是有限的。反物质能量开释的办法是与正物质泯没,便是反物质碰着正物质就会一下子子虚乌有,没了。这些质量子虚乌有的那一瞬间,转化为巨大能量,这种以光和热爆发出来的能量总量,严格遵照爱因斯坦质能方程,即:E=MC^2。
这里的E表示能量,单位J(焦耳);M表示质量,单位kg(千克);C表示光速,单位m(米)。
根据这个方程打算,1g(克)反物质全部开释的能量约910^13J。但反物质泯没须要有正物质的参与,1g反物质会严格与1g正物质发生泯没,以是就会爆发出2g的能量,即1.810^14J。这个能量有多大呢?每kw/h(千瓦/时,1度)电能相称于3600000J,每吨TNT炸药爆炸能量相称于4184000000J。
因此1g反物质与1g正物质泯没,就会产生相称5000万度电,或者说4.3万吨TNT炸药的爆炸威力。
广岛原子弹爆炸当量约1.3万吨,这1g反物质与1g正物质,也便是2g物质全部转化为能量的威力就相称约3.3颗广岛原子弹的威力。3.3颗广岛那么大的原子弹威力是很巨大,但间隔摧毁地球或者地球生态可就差远了。
人类后来试爆的核弹当量随便都是百万吨级到千万吨级,前苏联还试爆过5000万吨级的氢弹,这些核弹不但没有摧毁地球,乃至连地球一根毫毛也没有伤到。以是,1g反物质,也就相称4.2万吨炸药,是不可能摧毁地球的。
那么,反物质真的存在吗?
地球上反物质是极少的,宏不雅观状态,也便是以人肉眼能够瞥见的反物质是不可能存在的。由于反物质最大的特点是见不得正物质,只要见到非要来个同归于尽不可,因此,地球上如果有成块的反物质,一涌现就会与任何正物质泯没掉,并且爆发出震天动地的能量。
那么,既然看得见的反物质不可能存在于我们天下,科学家又凭什么说宇宙中存在反物质呢?是不是科学家们吃饱了撑的,随便想象出来的呢?还真不是,科学家从来都不会像民科一样,吃了几天饱饭就随意臆想,反物质创造是有根有据有证明。
最早提出反物质观点的是英国物理学家狄拉克,他在1928年就首次预言并论证了正电子的存在;1932年,美国物理学家安德逊在实验室中又创造和证明了狄拉克预言的正电子;1955年,英国物理学家西格雷用人工方法得到了反质子;再后来,科学家们创造所有的粒子都有反粒子,而没有反粒子的粒子倒成了奢求。
1937年,意大利物理学家埃托雷·马约拉纳预言有一种粒子,反粒子便是其本身,人们把这种正反合二为一的粒子称为马约拉纳费米子。科学家们为了找到这种粒子,耗费了整整80年韶光。
直到2017年,杨振宁的学生,斯坦福大学张首晟和他的团队,与加州大学洛杉矶分校、欧文分校的团队互助,才终于创造了这种马约拉纳粒子的踪迹,并在霍尔效应平台系统中得到了第一个证据确切的丈量结果。
说了这么多,便是为相识释反粒子是一个普遍的存在,没有反粒子的粒子才是罕有的。因此地球上以反粒子形式存在的反物质是广泛存在的。
那么宇宙中是不是存在一个反物质天下呢?
科学家们根据研究和创造认为,宇宙最早的出身期间,都是正反粒子成对的涌现,这样,宇宙创立之初,绝大多数的粒子都泯没了,如果统统都是完美对称守恒的,那么就不会涌现我们的天下了,但宇称并不守恒,这种不完美多出的一些正物质,就组成了我们天下。
那么我们宇宙还有反物质集中存在的天下吗?很多科学家们都相信会有,认为既然多出的正物质形成了我们的天下,或许也会有一部分反物质,在某个角落形成了一个反物质天下。
但是,科学家们利用大型望远镜和各种设备等手段,探求反物质很多年,迄今为止,不但没有从地球上创造宏不雅观反物质,便是全体宇宙中也没有不雅观测创造到宏不雅观反物质。但科学家们仍旧相信,既然地球上还会不断地产生微量的反粒子,那么宇宙中就很有可能还会有一部分反物质留存下来,形成反物质天下。
在广袤的宇宙,如果在某个地方存在一个反物质天下,那里也涌现了生物和文明,它们的感想熏染会和我们一样的,所不同的便是它们那里的正物质才是奇异物,它们会认为自己天下的物质是正的,像我们天下这样的物质才是反物质。
那么未来创造反物质天下,人类可以去上面开矿吗?我认为这也是不太可能的。由于反物质和正物质完备不能打仗,一打仗就会泯没,因此人类天下很可能永久也不会碰着反物质天下,也永久无法开采反物质矿藏。
反物质会被胆怯分子作为武器威胁人类吗?
反物质作为武器,其威力是任何物质无可比拟的,因此在科幻文学和影视中,常有反物质被某些反人类胆怯组织节制的描述,他们用反物质威逼政府,不知足条件就毁灭天下。
地球上反粒子很普遍,便是我们人体和许多动植物,如喷鼻香蕉,都会产生反电子,这是由于钾-40衰变会开释正电子,而人和喷鼻香蕉等动植物体内存在着钾-40,就会不断开释出正电子。而我们所有正物质的电子都是负电子,正电子便是反物质粒子,产生出来就会与负电子发生泯没。
电子泯没同样会开释出全部能量,但单个电子的能量太小了。电子质量约9.1095310^-31kg,根据质能方程开释的能量就相称8.110^-14J,也便是100万亿分之一瓦的能量,即便正负电子两个电子泯没的能量开释,也只有50万亿分之一瓦的能量,因此人们完备无法感想熏染到。
因此,即便地球上所有动物植物都会开释正电子,这些粒子级的泯没人们也无法察觉。要知道一个针尖上都可以排列亿亿个电子,而在我们周围充斥着空间的统统都是正物质,如空气和水、土壤等,个别电子一涌现,就与正物质泯没了。
因此,地球上反物质粒子虽然广泛存在,但总量实在太稀少了,捕捉或制造反物质非常困难,且很难保存。科学家们花费了几十年韶光,动用最顶级的科学技能和设备,全天下捕捉和制造出来的反物质才有17ng(纳克),便是亿分之1.7克,全部泯没的能量还烧不开一杯开水。
现在地球上科学家们制造或捕获到的极微量反物质,是依赖磁阱掌握的,也便是制造出磁力陷阱,将这些反物质粒子约束在这个陷阱中间,不让它打仗任何物质,再加上制造靠近绝对零度的极低温度(-272.65℃以下),让这些粒子的动能降到最低,才勉强能将这些反粒子挽留住一些韶光。
最早,科学家们得到的反粒子只能保留到毫秒级,现在能够约束韶光最长的反氢原子,也只能保持约1000秒。因此,胆怯分子想要得到烧开一杯水的反物质,都比登天难多了,想用反物质毁灭天下没有谁有这个本事。
那么未来反物质有没有可能泛滥成灾呢?
据科学家测算,用天下上最大的欧洲大型强子对撞机,不间断运行1000年,才能够对撞出1ug(微克)反物质,也便是百万分之一克。这个能量有多大呢?1ug的反物质与1ug的正物质泯没,可开释出2ug质量的能量,根据爱因斯坦质能方程打算,可得到1.810^8J能量,相称50度电能,或43kgTNT炸药爆炸能量。
50度电能干什么大家都该当知道吧?而43kg炸药的威力,也就和一发不大的炮弹威力差不多。
要知道这是天下最大对撞机,连续运行1000年才能够得到的反物质。这个花费须要多少?有资料先容,欧洲强子对撞机运行10小时须要120兆瓦的电力,便是1.2亿度电。按美国每度电10美分打算,就须要1200万美元,均匀每小时须要120万美元。
每年约合8766个小时,连续运转1000年便是876.6万个小时,须要耗电约105万亿度,总用度约需10.5万亿美元。这只是1ug反物质的电费代价,就相称美国全国约半年的海内生产总值。如果制造1克反物质,光是电费就须要花费约1052亿亿美元。
这是一个什么观点?现在全天下GDP(生产总值)总量为87亿美元,而制造1g反物质的电费就须要全天下公民干12亿年。
大型强子对撞机的运行远远不止电费支出这么一点点,还要花费大量的科技资源和人力物力,还有设备丢失保养和制造,这个代价就无法计算了。而且反物质捕获或制造保存是很高的技能难题,绝非只要有钱就能办到,一样平常人挨边都挨不上。
因此,在可预见的未来,反物质是极其稀缺的物质,烧一杯开水的反物质也没办法弄到,更别说泛滥成灾了。
大概有人要问,人类未来会创造宏不雅观状态的反物质,或者反物质星球吗?我想很可能永久不会,由于这才是我们双方天下能够长期稳定存在的根本。否则我们举头就创造一堆反物质星球,我们和它们的天下末日就都要到了,随时都可能泯没子虚乌有。
便是这样,欢迎谈论,感谢阅读。
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