60万亿美元一克,神秘的反物质,为什么是宇宙终极能源?
反物质是世界上最贵的物质,现在一克的成本高达就62.5万亿美元,尽管如此,它还是被科学家认为是我们宇宙中的终极能源。
从字面意义上理解,反物质就是和正常物质截然相反的存在,正常的原子有带正电的质子、带负电的电子,还有中性的中子,但是反物质原子,有反质子带负电,反电子(叫正电子)带正电,中子也有反版本,叫反中子。
当普通物质和反物质接触时,就会瞬间“湮灭”成纯粹的能量,根据爱因斯坦的E=mc²,任何1克物质都能释放2.15万吨TNT的能量,但是核裂变与核聚变的质能转化率,只有百分之零点几的水平,而反物质是100%,反物质和物质各半克湮灭,能量全释放后比核弹还高效十倍以上,所以也被称为宇宙终极能源。
但是反物质不是地里挖出来的,也不是天上掉下来的,甚至在宇宙中都不存在,目前制造反物质的办法,只能通过粒子加速器来进行,比如欧洲的大型强子对撞机,造价高达47.5亿美元,每年的电费还得10亿美元。
普通质子加速到光速的99.99%撞向金属靶,每百万次撞击才蹦出一丁点反质子或正电子,还得再用磁场把这些反粒子抓起来,存进真空罐,温度得冷到接近绝对零度,不然一碰普通物质就会爆炸,现在的技术一年也只能造出几纳克,想攒1克得跑1000亿年,这时间比宇宙年龄还长。
按照目前的制造速率,造1微克反物质成本约620亿美元,放大到1克就是62.5万亿,但这是能用技术的进步去降低成本的,未来反物质的前景只会越来越好,因为它的能量转化率高达100%,1克反物质湮灭,能供一个中等城市用一年电,比煤、油、核能高效几千倍。
NASA估算,反物质火箭若用1毫克燃料,就能把飞船推到光速的10%,飞到4光年外的比邻星只要40年,比现在化学火箭快几百倍。
此外反物质还关系到宇宙的本质,也就是传说中的对称性破缺,即宇宙大爆炸之后为什么没产生等量的反物质,偏偏是正常物质多一点,最终造就了我们现在的宇宙,如果宇宙中现在还存在天然反物质的话,宇宙早就变成纯能量湮灭了。
还有个冷知识:香蕉里的钾-40会自然放出正电子,算反物质。可一吨香蕉才产几个正电子,攒1克得几万亿年。
也许在我们的宇宙之外,还有一个反物质宇宙,此刻两个宇宙正在彼此靠近,等完全接触的时候,就是两个宇宙的末日,但是这些信息都以光速在靠近地球,宇宙这么大光速又这么慢,我们在光锥之外永远不可能知道宇宙的真实状态。
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