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研究发现:反物质也受引力影响,爱因斯坦又对了!

作者:碎碎念大王

导语

能源一直是人类社会非常迫切的需求,为此人类又不断研究新型的能源,包括当下最火的可控核聚变。

但就连可控核聚变都被称为终极能源,那么超越核聚变的又是什么?

人类的科技能力现在能否制备它?

在能量转化率上无疑是反物质。

那么反物质和正物质有着多大的能量差?

反物质能源的开发利用会不会引发更大的安全隐患?

研究发现:反物质也受引力影响,爱因斯坦又对了!

一、更终极能源 。

在人类力推下,可控核聚变的研究突飞猛进,甚至有不少专家和学者认为可控核聚变将是未来 50 年的主导能源。

可控核聚变作为终极能源不仅在能量转换率上更胜一筹,甚至还能做到安全无公害。

而且核聚变发出的核威胁也不如核裂变那么严重,更环保一些。

可控核聚变总能将 99.3%的能量转换为电能,剩下的 0.7%转化为热能。

这样的能量转换率是目前都无法企及的。

可控核聚变发电所用的氢核来自海水中,相较之下的核裂变要求铀核所以铀矿是有限的,所以可控核聚变被认为是地球能源“终极之王”。

可控核聚变是以太阳聚变为能源的原型,利用核反应不断释放能量,将原子核能转化为热能,然后通过热能转换为电能。

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可控核聚变的终极目标是通过控制磁场中等离子的运动,使之永久性的稳定。

这样就能让核聚变作为一种新型的能源,不断运转,提供地球上所有用电用能设备的能量。

而且核聚变发电反应中不会产生放射性元素,也不会产生老核材料,不会产生二氧化碳等温室气体,因此是一种非常清洁的能源。

与核裂变相比,核聚变的能量转化率和安全性都有较大的优势,但是除此之外,反物质则比核聚变还要更胜一筹。

反物质是一种与普通物质正好相反的物质,它由反质子和反氢核等反粒子组成,每一种反粒子都和普通粒子有相同的但是反的物理性质。

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它的质子和质子之间带正电性而非负电性,另外在相遇的时候,它和普通物质一样都要进行物质转化并释放出大量的能量。

这也就意味着,物质和反物质相遇所有的能量都会被释放出来。

这和物质和物质相遇所释放出来的能量是一样多的,但是方向却完全相反。

这就是两种能量之间的差别:量级相同,方向相反。

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二、爱因斯坦的质能公式。

自从爱因斯坦提出 E=mc^2 之后,人们就一直在观察这条公式是否正确。

爱因斯坦的 m 是质量,c 是光速, m×c^2就表示一个物质最大可能的能量,是最大可能的能量。

但是在日常生活中,一个物质想要释放出所有的能量是不可能的,它只能释放出一小部分的能量。

能够释放出来的这部分能量有个上限,就是这个物质自身的质量和光速的平方相乘所得到的数值。

在这个事件上,核武器释放木星质量的能量是不可能的,也是不可能用爆炸释放出所有这些能量。

所以在现实生活中,我们根本无法证实 E=mc^2 这条公式是不是绝对成立的。

但是在反物质的研究中,E=mc^2 就完全能够得到验证。

因为在反物质和物质相互接触的时候,它们之间的全部能量都会被释放出来。

所以在这种条件下,mc^2就能够表示能量最大值,那么物质和反物质反应时释放的能量是,这是一个物质的质量和 c^2 的两倍。

所以物质会释放 两个 m×c^2 能量,而这个 m×c^2 的能量就是爱因斯坦所说的能量最大值。

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所以人类可以通过释放反物质和物质的能量来证实爱因斯坦的质能公式是绝对正确的,反物质粒子和普通物质粒子只要相遇就会彼此全部转化为能量。

因此反物质能的能量转化率可以说是 100%,是一种真正意义上的终极能源,反物质能够完美地诠释爱因斯坦的质能公式。

在 2003 年欧洲核子研究中心人工制造出 90 个反质子,反质子和正质子相互作用会释放出大量的能量,人类能够利用反粒子释放的能量来获取到电能。

但是反物质的制备成本比核聚变还要高出不少,就连制备量都没有多少,目前人类制备的反质子还不够冰冷一杯。

因此在人类尚且无法制备出大量的反物质,几乎不可能在宇宙间漫游,所以能源开发利用方面也就无从谈起。

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三、反物质的引力。

但是一些物理学家不满足现状,他们还是进行了一些反物质方面的研究。

研究发现反物质具有重要的对称性,但是在宇宙中,反物质和普通物质之间却有着微小的差别。

微观世界中正负电荷对称,但是宏观世界却是不对称的,这种现象叫做对称性破缺。

宇宙中存在正物质和反物质的不相称,这种现象叫做宇宙对称性破缺,这就是反物质的存在。

科学家猜测这可能是宇宙大爆炸所留下的,造成对称性破缺的一个重要原因就是引力。

而爱因斯坦就在这个基础上提出了引力波理论。

那么反物质在引力下会有怎样的表现呢?

在 2013 年一批物理学家进行了一项实验,用反物质和正物质互相吸引的现象来验证爱因斯坦的引力理论是否正确。

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这个实验中,粒子和反粒子在磁场中运动,当它们碰撞的时候会相互吸引,并进行接触。

在这两个粒子距离较近的时候就会爆炸,而在较远的时候就会被互相吸引。

在进行实验的过程中,他们研究这些粒子的轨迹,轨迹的规律和物质完全一样。

同时还发现反物质粒子在地球引力下的运动与普通物质一致,甚至粒子和反粒子在磁场中的运动我们也会明显感觉到受到引力的影响,所以爱因斯坦的引力理论是符合物理规律的。

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这些粒子还会受到太阳、星星等其他天体的引力影响,所以物质和反物质都会受到引力的影响。

同样,地球和太阳以及其他行星之间产生引力,都是双方之间都有,都受到引力的影响,这也能解释一些现象。

科学家还发现反物质的能量密度比核聚变还要高,所以它的开发利用在未来一定会成为现实。

它不仅能够发电,甚至还能够用于太空飞船飞行。

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由于反物质的能量密度极高,所有只需微量的反物质就能将太空飞船的速度带的非常之快,甚至能够飞出太阳系。

同样在地球上掌握了反物质,这也意味着人类能够轻易的摧毁地球。

美国曾经计算过,只需用 0.1g 重的反物质,能够带来 10kt 当量的爆炸,这是同等重量质量的核武器的 1000 倍以上。

只需 1kg 的反物质就能带来 1000Mt 的当量,这就是现代 21 世纪人类能量最大的炸弹。

目前在世界上就有半吨的反物质,但是它的危险性也很大,一旦它们被引爆,地球将会解体。

结语

因此在开发利用反物质的过程中一定要严格规范,只能用于和平用途。

人类能够掌握反物质,这也意味着人类能够更好的解释宇宙的起源和宇宙的终结。

反物质的研究和开发利用只是谈了一小部分,它还有着更广阔的应用空间,如医学领域的癌症治疗等。

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