反物质飞船 人类为什么不登月了

欧洲核子研究中心的科学家们在欧洲当地时间的2010年11月17日表示,通过大型强子

大型强子对撞机

对撞机,他们已经俘获了少量的“反物质”。当然,这些“反物质”只是少量的反氢原子而已,但这一发现也是引发了科学家极大的反响。 位于日内瓦的欧洲核子研究中心一直以来也在为破解这一难题而不懈的努力。欧洲核子研究中心拥有世界上能量最高的粒子对撞机——大型强子对撞机,这一对撞机的使命就是探究宇宙的起源,寻找那些未经证实的可能存在的物理现象。 在17日研究人员宣布,在经过了不懈的努力之后,大型强子对撞机终于发现了几十个氢原子的‘反物质’。罗布汤普森教授表示:“尽管发现的只是反物质的冰山一角,但这毫不影响这一发现的重要性,这是一次重大的突破,有利于我们更好的了解宇宙的性质和起源”。 罗布汤普森教授说的没错,反物质的发现将会引领人类的变革,使得人类的星际旅行之梦将成为现实。此前在大量的科幻小说中,用于星际旅行的飞船都是以反物质作为燃料的。举个最简单的例子,如果想把人类送上火星,那需要千万吨以上的化学原料,而如果是以反物质为燃料的话,仅需要几十毫克,同时时间也大为缩短,只需要6周的时间就可以到达。 这项新的研究将会发表在《自然》杂志上,同时还包括了欧洲核子研究中心专家在此过程中所起到的举足轻重的作用,以及探讨究竟这些科学发现者扮演者天使还是魔鬼的角色。 来自英国的斯旺西大学的查尔顿教授最后对于这一发现做了自己的论述:“现在的宇宙基本是由普通物质所垄断,但我们必须要了解宇宙的全貌,否则我们可能身处危险之中却全然不知,氢是宇宙中最重要的元素,发现它的反物质,具有非凡的意义。”

  英国《自然》杂志网站17日刊登研究报告说,欧洲核子研究中心(CERN)的科学家成功制造出多个反氢原子,并利用磁场使其存在了“较长时间”。这是科学家首次成功“抓住”反物质原子。

  氢原子是只有一个质子和一个电子的最简单的原子。实际上,欧洲核子研究中心早在1995年就第一次制造出了反氢原子,但只能存在几个微秒的时间,就与周围环境中的正氢原子相碰并湮灭。此次的突破之处在于,制造出数个反氢原子后,借助特殊的磁场首次成功地使其存在了“较长时间”——约0.17秒。

  这个时间听起来似乎仍然很短,但对于科学家来说,这个时间长度已十分难得,可以对反氢原子进行较为深入的观测和分析。因此,这一成果被看作是物理学领域的一大突破,将大大推动有关反物质的研究。美国宇航局先进理念研究所(NIAC)是一个专门资助稀奇古怪研究项目的地方,比如天梯和太空互联网都是他们的资助项目。最近,他们又资助一个研究小组开发正电子航天器。研究人员声称,乘坐正电子飞船,6星期就可以抵达火星。这还是一种全新的反物质航天器,它只产生低能伽马射线,比以前的伽马射线能量要低得多,从而可以避免产生这种极具放射性污染的副作用。
反物质飞船 人类为什么不登月了

在不少科幻小说中,星际飞船大多使用反物质做燃料,原因是反物质是最具潜力的燃料。要想把人类送上火星,需要成千上万吨的化学燃料,但是如果以反物质为燃料的话,仅仅几十毫克的反物质就能帮助人类实现登上火星的梦想,而且只需要6星期的时间。而现在最快的无人太空探测器从地球达到火星的时间一般都在半年以上。

然而,要从反物质那里获得能量是有一定代价的。反物质反应会产生高能量的伽马射线冲击波。伽马射线能够穿透生物体,并破坏细胞中的分子,因此人体周围存在伽马射线是不利于健康的。此外,高能伽马射线还会碎裂发动机材料的原子结构,并使之产生放射性。因此,设计反物质太空船的可行性不大。新的设计将采用正电子,可以有效地解决辐射问题,因为正电子产生的伽马射线能量比反质子低400倍,从而可以避免产生这种极具放射性污染的副作用。正电子又称“反电子”,因为地球上常见的电子带负电荷,正电子带正电荷,所以正电子是相对电子来说是反物质。

新式的正电子飞船的发动机内有一个正电子反应堆,这个反应堆存在于一个强度特别高的磁场中,这样才能约束住那些可能会“吞食”飞船部件的正电子。为了减轻飞船的重量,正电子飞船在升空时主要靠正电子火箭来助推,适当时候再和火箭分离开。为了更大限度地减小伽马射线的辐射,火箭和飞船的发电机将以铅为外壳,铅可以吸收一部分伽马射线,并把它转化为危害稍小的X射线。

这项研究目前面临着正电子造价高、储存困难两大难题。在太空中,宇宙射线中高速粒子可以通过相互碰撞产生反物质。而在地球上,却需要通过粒子加速器来生产反物质。参与这项研究的研究人员格兰德·史密斯说:“据粗略估计,以现在的技术来为人类火星之旅生产正电子,每生产10毫克正电子将耗资约2.5亿美元。”正电子会吞食常规物质,所以无法把它们装入普通的燃料箱中,只能存放在有巨大电磁场的发动机内。怎样在有限的空间内获得巨大的磁场,目前还是个难解的问题。科学家们正在想办法解决这些难题,希望人们能早日乘坐正电子飞船遨游太空。

  

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