在墻的中間有兩顆釘子。當(dāng)你用錘子敲其中一個(gè),試圖把它全部釘在墻上時(shí),它就會(huì)彈出來;當(dāng)你用鑷子拔出另一個(gè)時(shí),它會(huì)鉆到墻上。
這是奇怪的嗎?但如果你進(jìn)入神秘的反物質(zhì)世界,這并不奇怪。
反物質(zhì)來源于著名科學(xué)家愛因斯坦提出的物質(zhì)總能量公式,即物質(zhì)總能量有正負(fù)兩個(gè)值??茖W(xué)界認(rèn)為,也許我們只知道宇宙的一半——積極的物質(zhì)世界;雖然公式中的負(fù)值適用于宇宙的另一半,但它是反物質(zhì)世界。這種反物質(zhì)是由具有相反電荷性質(zhì)和自旋方向的粒子組成的。你把它往東推,它就往西走,這與我們熟悉的物質(zhì)世界背道而馳。
人們對神秘反物質(zhì)世界的向往首先體現(xiàn)在科幻作品中。在電視上看過《星際迷航》的人一定記得,“企業(yè)號(hào)”宇宙飛船的動(dòng)力來自一個(gè)反物質(zhì)反應(yīng)堆。但在真正的科學(xué)研究中,反物質(zhì)世界是很難理解的。為了從反物質(zhì)的抽象概念中獲得客觀印象,可以用一面鏡子來做實(shí)驗(yàn)。你在紙上寫一個(gè)“人”字,它在鏡子里變成一個(gè)“人”字。因此,科學(xué)界解釋說反物質(zhì)是正物質(zhì)的鏡像。
在自然界中,雖然還沒有發(fā)現(xiàn)反物質(zhì)實(shí)體,但科學(xué)家已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了具有相反電荷性質(zhì)和自旋方向的粒子。所以,如果有一天我們能進(jìn)入反物質(zhì)世界,那么當(dāng)正極和反物質(zhì)相遇時(shí)會(huì)發(fā)生什么呢?
當(dāng)兩個(gè)數(shù)的絕對值相等,符號(hào)相反時(shí),它們的和為零,稱為正對消和負(fù)對消??茖W(xué)家們認(rèn)為,當(dāng)一種正的物質(zhì)遇到它的反物質(zhì)時(shí),這兩種物質(zhì)同時(shí)消失。但物質(zhì)不同于數(shù)字,物質(zhì)具有能量,正反物質(zhì)以釋放能量的方式消失。科學(xué)界把這種燒玉燒石的現(xiàn)象稱為“湮沒”。
為了打開反物質(zhì)世界的大門,科學(xué)界在1957年調(diào)動(dòng)了數(shù)千人的部隊(duì),并投入大量資金建造了一個(gè)大型加速器,成功地捕獲了反質(zhì)子和反中子。1995年9月,科學(xué)家成功研制出反質(zhì)子原子、反氫原子,使人們能夠看到使用反物質(zhì)的曙光。
最近,一份關(guān)于反物質(zhì)的實(shí)驗(yàn)報(bào)告顯示,當(dāng)一克反物質(zhì)與一克正電物質(zhì)碰撞并湮滅時(shí),會(huì)釋放出巨大的能量。據(jù)計(jì)算,一個(gè)鹽粒子大小的10毫克反質(zhì)子可以產(chǎn)生相當(dāng)于200噸化學(xué)燃料的推進(jìn)能量。從這個(gè)角度來看,反物質(zhì)是宇宙飛船最理想的能量來源。自20世紀(jì)60年代人類進(jìn)入太空以來,征服太陽系,進(jìn)軍銀河系已成為人類的宏偉目標(biāo)。然而,宇宙飛船必須在廣闊的太空中飛行很多年。燃料是個(gè)大問題。只有反物質(zhì)才能解決飛船在有限空間內(nèi)裝載燃料進(jìn)行長時(shí)間飛行的問題。
然而,除了實(shí)驗(yàn)室中的反粒子,人類從未見過反物質(zhì)實(shí)體。雖然有許多大膽而美妙的想法,但由于正反物質(zhì)的不相容,要得到一克反物質(zhì)進(jìn)行研究并不容易。
此外,即使人類制造反物質(zhì),如何儲(chǔ)存和運(yùn)輸它也是一個(gè)大問題。為此,科學(xué)家們提出了兩種方法:一種是超導(dǎo)存儲(chǔ),即利用超導(dǎo)磁懸浮原理使反物質(zhì)不與正電物質(zhì)接觸;另一種是捕捉等離子體的“真空瓶”,即讓反粒子以光速在瓶中旋轉(zhuǎn),并有強(qiáng)磁場防止反粒子與瓶壁碰撞。這些想法能否實(shí)現(xiàn)可能需要新一代科學(xué)家的努力。
聯(lián)系客服