一丁點就能摧毀一個星球
超級威力 不到500克的破壞力超世界上最大氫彈
超級動力 僅需要幾十毫克就能把人類送上火星
超級能量 一小“滴”便可維持紐約全天全城能量
看電影,學反物質(zhì)
《星際迷航》在《星際迷航》系列電視和電影中,反物質(zhì)反應堆驅動“企業(yè)”號進行太空之旅。雖然這次實驗不可能令科學家研制出曲速引擎飛行器(WarpEngine)、反物質(zhì)驅動裝置,或是找到比《星際迷航》光速旅行更快的旅行方式,但卻有可能揭開宇宙起源之謎。
《天使與魔鬼》《達芬奇密碼》姊妹篇《天使與魔鬼》電影中,藏匿在羅馬的反物質(zhì)炸彈成為電影的主線。不過,制造和保存微量反物質(zhì)是一件非常困難和耗資巨大的事情,用于制造超級武器的前景更是距離現(xiàn)實非常遙遠。
在美國科幻片《星際迷航》里,宇航員把反物質(zhì)用作星際飛船燃料。而在美國作家丹·布朗暢銷小說《達·芬奇密碼》的姊妹篇《天使與魔鬼》中,0.25克反物質(zhì)炸彈就足以將梵蒂岡從地球上抹去。
反物質(zhì),正常物質(zhì)的反狀態(tài),極不穩(wěn)定而幾乎不存在于自然界。研究人員8年前在實驗室里制成反物質(zhì),但這些反物質(zhì)一接觸容器壁便瞬息湮滅。抓不住,便無從加以深入研究。英國《自然》雜志網(wǎng)站17日發(fā)布報告,歐洲研究人員在科學史上首次成功“抓住”微量反物質(zhì)。
絕對零度“抓住”反物質(zhì)
研究人員2002年在真空環(huán)境里造出反氫原子,但造出后不到片刻便已湮滅。如今,歐洲核子研究中心研究員首次成功“抓住”這種反物質(zhì)。鑒于反物質(zhì)接觸容器壁后便即消失,研究人員利用特殊磁場對反物質(zhì)加以捕獲。
丹麥奧胡斯大學教授杰夫·杭斯特告訴BBC記者,反氫原子具有“少許磁性”,“你可以把它們想象成羅盤指針,能夠利用磁場探知它們的存在。我們制成一只強有力的"磁瓶",在里面造出反物質(zhì)”。另外,反氫原子運動速度不能太快,否則便難以捕獲。杭斯特所在研究團隊花費5年時間,設法讓反氫原子溫度降至0.5開氏度,相當于零下272.65攝氏度、即接近絕對零度,使反氫原子處于低能量狀態(tài)。“如果它們運動得不至于太快,那么就算被"抓住"了,”杭斯特說。
加以“微調(diào)”有望制造更多
丹·布朗在暢銷書《天使與魔鬼》中把反物質(zhì)描述成人類目前所知威力最大的能量源。它能以百分之百的效率釋放能量,不造成污染,不產(chǎn)生輻射,一小“滴”便可維持美國紐約全天所需能量。從理論上說,不到500克反物質(zhì)的破壞力超過世界上最大氫彈的威力。如果想把人類送上火星,僅需要幾十毫克,同時時間也大為縮短,只需要6周的時間就可以到達。
不過,研究人員首次捕獲的成果為38個反氫原子,持續(xù)時間為五分之一秒。這等數(shù)量的反物質(zhì)不足以讓一只100瓦燈泡發(fā)光二十億分之一秒,更別提用作劇烈炸藥。
杭斯特教授解釋道,研究人員掌握捕獲反物質(zhì)技術后,今后可在具體操作程序層面加以“微調(diào)”,便有望制成數(shù)量足夠多、保存時間足夠長的反物質(zhì),為進一步研究打開一扇門。
解謎關鍵助解開宇宙起源
物理學上一個最大的謎團就是,我們這個世界為何由占據(jù)壓倒性地位的正常物質(zhì)構成,而不是反物質(zhì)。根據(jù)物理學定律,這兩種在宇宙誕生時出現(xiàn)的物質(zhì)數(shù)量上應該沒有任何差異。
反物質(zhì)的發(fā)現(xiàn),使人們聯(lián)想上世紀許多不解之謎,其中最為著名的莫過于“通古斯大爆炸”。1908年6月30日凌晨,俄羅斯西伯利亞通古斯地區(qū)遭遇從天而降的“火球”,大片原始森林頃刻化為灰燼。至于爆炸起因,一些人推斷是小行星撞擊,一些人猜想是反物質(zhì)所致“湮滅”。
深入研究反物質(zhì),是解開宇宙起源之謎的重要環(huán)節(jié)。“我們希望查明,物質(zhì)與反物質(zhì)之間是否存在某些我們尚不知道的區(qū)別,”杭斯特說,“這種區(qū)別或許存在于更基本層面,或許牽連宇宙起源時某些高能量活動。”
38個反物質(zhì)存活六分之一秒將開啟“星際之門”
卡爾加里大學物理學與天文學系主任羅布·湯普森教授說:“這是一項重要發(fā)現(xiàn),可能有助于實施一些實驗,使我們對當前物理學的基本看法產(chǎn)生巨大變化,證實我們當前了解到的知識。我們捕捉了大約38個原子,存活六分之一秒,數(shù)量相當少,連一杯咖啡都熱不了,更別提驅動《星際迷航》中的星艦"企業(yè)"號了。現(xiàn)在,我們可以啟動下一步工作,使用工具去對這些原子進行研究。”
共有42位研究人員參與了實驗。這些實驗或許有助于科學家揭開有關宇宙最難解的謎團之一。英國斯旺西大學教授麥克·查爾頓說:“氫原子是所有原子中結構最簡單的,反氫是可以在實驗室最容易制造的反物質(zhì)類型。深入了解它將有助于揭開已知宇宙由物質(zhì)而非反物質(zhì)構成的幾乎所有謎團。”英國理論物理學家保羅·狄拉克在20世紀50年代最早預測了反物質(zhì)的存在。
名詞解讀
反物質(zhì)
反物質(zhì)就是正常物質(zhì)的鏡像,正常原子由帶正電荷的原子核構成,核外則是帶負電荷的電子。但是,反物質(zhì)的構成卻完全相反,它們擁有帶正電荷的電子和帶負電荷的原子核。愛因斯坦預言過反物質(zhì)的存在。按照物理學家假想,宇宙誕生之初曾經(jīng)產(chǎn)生等量的物質(zhì)與反物質(zhì),而兩者一旦接觸便會相互湮滅抵消,發(fā)生爆炸并產(chǎn)生巨大能量。然而,出于某種原因,當今世界主要由物質(zhì)構成,反物質(zhì)似乎壓根不存在于自然界。正反物質(zhì)的不對稱疑難,是物理學界所面臨的一大挑戰(zhàn)。
懸疑1
首個發(fā)現(xiàn)者或是中國人
中國的反物質(zhì)研究所始于上世紀80年代初,由世界著名的核物理學家趙忠堯擔任技術顧問,因此西方稱他為“中國反物質(zhì)武器之父”。外界認為,趙忠堯是史上第一個發(fā)現(xiàn)反物質(zhì)的物理學家。這個發(fā)現(xiàn)足以使他獲得諾貝爾獎。但1936年,諾貝爾物理學獎授予了1932年在云霧室中觀測到正電子徑跡的安德遜,而不是1930年首先發(fā)現(xiàn)了正負電子湮滅的趙忠堯。安德遜也承認,當他的同學趙忠堯的實驗結果出來的時候,他正在趙忠堯的隔壁辦公室,他的研究是受趙的啟發(fā)才做的。
懸疑2
反物質(zhì)天使or魔鬼
反物質(zhì),它能輕松地幫助人類進行星際旅行,或許也能輕易制造出毀滅地球的“超級核彈”。反物質(zhì)是一種致命武器,威力強大,不可阻擋。一旦將其從歐洲核子研究中心的充電平臺上移走,燈光會令人眩目,周圍會響起雷鳴般的咆哮聲,它們會自動焚毀。有人提出,人類可能有朝一日利用反物質(zhì)的破壞力去摧毀整個世界。
神秘“反物質(zhì)”或成為人類的“末日武器”
歐洲核子研究中心的科學家們在歐洲當?shù)貢r間的17日表示,通過大型強子對撞機,他們已經(jīng)俘獲了少量的“反物質(zhì)”,盡管只是少量的反氫原子而已,但已被科學界視為人類研究反物質(zhì)過程中的一次重大突破。
存在時間是關鍵
實際上,早在1995年,歐洲核子研究中心就首次制造出了9個反氫原子。但反氫原子只要與周圍環(huán)境中的正氫原子相遇就會湮滅,因此實驗室中造出來的反氫原子稍縱即逝,科學家們根本無從研究它的真面目。2002年,歐洲核子研究中心的實驗進一步表明,反氫原子可以大量制造,但如何讓它們存在時間長一點仍是難題。
因此,這次實驗成果的突破就在于,人工制造的38個反氫原子存在了大約0.17秒。這個時間在普通人看來也許非常短,但對科學家來說,已比先前有了實質(zhì)性的延長,足夠他們進行較為深入的觀察和研究。
利用磁場作“陷阱”
歐洲核子研究中心介紹說,這次之所以能夠將反氫原子捕獲長達0.17秒,要歸功于一種特殊的磁場。 在實驗室中,反氫原子是在真空環(huán)境里制造出來的,正常情況下瞬間就會與正物質(zhì)發(fā)生湮滅并消失。而這個強大而復雜的磁場會像陷阱一樣“拖延時間”,使反氫原子與正物質(zhì)的接觸稍作延緩。
實驗顯示,利用這種磁場,可以將“牽制”反氫原子的時間延長到十分之一秒的量級,這對于觀察研究反氫原子來說已經(jīng)“足夠長”。
最終,歐洲核子研究中心在制造出的數(shù)以千計的反氫原子中,成功地使其中的38個存在了大約0.17秒。
科學家稱,研究反物質(zhì),之所以選擇氫原子入手,是因為氫原子只包含一個質(zhì)子和一個電子,是最簡單的原子,因此被看做是物理學領域最佳的研究對象。