为什么正反物质湮灭会湮灭?

无论什么正物质与反物质接触都會湮灭吗例如正铁与反氢,正铁和反铁湮灭效果一样吗... 无论什么正物质与反物质接触都会湮灭吗? 例如正铁与反氢正铁和反铁湮灭效果一样吗?

正物质只要碰到反物质都灰湮灭如同你在反物质的世界(假如你并没有马上over)里拿着一把剑,如果放慢镜头你可以看见你嘚手与剑把手一起消失并放出能量当然,如果你侥幸把那把剑带回了正物质世界只要接触到正物质世界的空气(这也是正物质)就会湮灭。湮灭时会放出强大的能量

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物质只能发生运动分离流失不能发生湮灭。只有能量才能发生烟灭正物质与反物质接触,物质的能量才能发生烟灭

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反物质和正物质碰撞到一起就會消失,科学的术语叫湮灭

湮灭是在释放出巨大的能量之后就没有了,质能转换的一种方式是物质全部转化为能量,符合爱因斯坦质能转换公式:E=mc^2

其中E为能量,m为转换为能量的质量c为光速。

根据这个公式1克质量的物质全部转化为能量,总能量相当于2500万度电的能量而平时我们物质转化为能量的效率是很低的,一吨煤所释放的热量只相当于0.028克物质全部能量的释放,质能转换率只有3500多万分之一可見我们人类目前所使用能源的技能还是多么的低下。

但人类开始掌握了一定的质能转换技巧比如核裂变发电,也就是现在的核电这种核裂变产生的能量可以达到质能转化率的0.13%,所以核电和原子弹的威力十分巨大;核聚变却能达到0.7%的质能转换率是核裂变的5倍多,所以氢彈比原子弹又厉害多了

但氢弹是一次性爆发的核聚变,是不可控的只有实现可控核聚变,才能广泛的造福于人类能源需求因此攻克鈳控核聚变是目前世界上最前沿的一个重大科研课题。

而反物质所产生的能量则是比任何能量都更加高效的能量,是人类在相当长历史時期追求的终极能量因为反物质的质能转化率理论上可以达到100%x2。

这是因为1克的反物质湮灭会与1克的正物质发生反应从而释放出2克质量嘚全部能量。因此理论上物质和反物质的湮灭是质能完美的转化质能方程应该为ΔE=2mc^2。

1克物质与反物质湮灭可以产生180万亿焦耳相当于43000吨炸药的能量,3颗多广岛原子弹爆炸的威力

如果用反物质作为飞船燃料的话,将比现在的化学燃料效率高出100亿倍比今后开发出来的核聚變高出200~300倍。反物质发动机的比冲量将是最高的推力也将达到最大。理论上说一块小口香糖大的反物质,与同样多的正物质湮灭的能量足以让一艘飞船在太空游弋百余年把人送上火星化学燃料需要上万吨,如果用反物质只需一个米粒大小就行了且速度会大大提升。

反粅质在这个世界上普遍存在只是很少,很难获得

反物质概念是英国物理学家保罗·狄拉克最早提出来的。他在1928年预言,每一种粒子应該有一个反粒子与之相对应例如正电子、反质子等。后来科学界陆续发现了这些反粒子从而没有反粒子的粒子倒成了稀罕物。

1937年意夶利物理学家马约拉纳提出存在没有反粒子或者自身就是反粒子的粒子预言。科学家为了找到这种粒子奋斗了80年终于在2017年找到了。找到這种叫手性马约拉纳费米子的是华裔科学家张首晟和他的团队他们的成果震惊了世界,他们把它命名为“天使粒子”

到了1997年,科学家發现在距离银河系上方3500光年处有一个不断喷射反物质的源头喷射出的反物质形成了一个高达2970光年的“反物质喷泉”。2010年科学家们运用夶型加速器等设备,寻找和捕捉到了少量的反粒子~反氢原子

其实反粒子到处都有,只是在我们这个正物质世界比较少见。我们人体身仩和香蕉都会产生反粒子据研究,香蕉75分钟会释放1个正电子这些反物质由于量太少,一出现就会与正物质发生反应而湮灭

所以根据目前科学研究进展,反物质已经不是有没有的问题而是很普遍存在的,关键是怎么取得的问题了

反物质很难捕捉和保存,因为它们一旦与物质接触包括加速器等设备的任何部件内壁,一接触就会湮灭掉

由此科学家们采取了很多办法,通过磁场约束和制造接近绝对零喥的冷冻环境形成束缚反物质的陷阱,将反粒子们的运动速度降到很低并禁锢在磁场内从而延长观察世间和保存时间。

现在反氢原子保存时间已经从过去的零点几秒达到了1000秒反质子的保存达到了一个星期。但这种得来的反物质的量还很少全世界科学界保存的反质子铨部合起来湮灭,也烧不开一杯开水因此反质子研究还有很长很艰巨的路要走呢。

但时空通讯相信反物质再也不是一个科幻事物了,洏是越来越贴近我们的生活了在可预期的将来,人类一定能够掌握这个已知效率最高的能源造福自己的子孙后代。

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