发布时间:2018年12月27日 已帮助: 3 人 来源:郑州精锐教育
摘要:对于中小学学生来讲,汉字是语言学习的基础,是引导学生顺利展开阅读的奠基石,在物质的量浓度是什么意思和近义词一文中由51培训网小编神择于2018/12/27为大家详细进行整理,包括物质的量浓度是什么意思和近义词、近义词、反义词及发音等信息,请跟着小编一起来学习吧。
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基本解释: 基本解释化学名词解释: 化学定量分析常涉及溶液的配制和溶液浓度的计算,利用化学反应进行定量分析时,用物质的量浓度来表示溶液的组成更为方便.溶质(用字母B表示)的物质的量浓度(molarity)是指单位体积溶液中所含溶质B的物质的量,用符号 CB(B是小字)表示,常用单位为mol/L. 含义:以单位体积溶液里所含溶质B的物质的量来表示溶液组成的物理量,叫做溶质B的物质的量浓度。 单位: mol / L 或 mol*L-1 B的物质的量浓度的符号:cB 常用的单位为mol/L和mol/m3。 『 在一定物质的量浓度的溶液中,溶质B的物质的量(nB)、溶液的体积(V)和溶质的物质的量浓度(cB)之 间 的关系可以用下面的式子表示: 公式(物质的量浓度概念的计算):cB=nB/V 物质的量浓度(mol/L)=溶质的物质的量(mol)/溶液的体积(L) 』 注意 (1)物质的量浓度公式中的体积是指溶液的体积,而不是溶剂的体积。 (2)在一定物质的量浓度溶液中取出任意体积的溶液,其浓度不变,但所含溶质的物质的量或质量因体积的不同而不同。 (3)溶质可以是单质、化合物,也可以是离子或其他特定组合。 如 c(b)(Cl2)=0.1mol/L c(NaCl)=0.2mol/L c(Fe2+) (4)溶质的量是用物质的量来表示的,不能用物质的质量来表示 例如:配制1mol/L的氯化钠溶液时,氯化钠的相对分子量为23+35.5=58.5,故称取58.5g氯化钠,加水溶解,定容至1000ml即可获得1mol/L的氯化钠溶液 一定物质的量浓度溶液的配制 1、实验用品 除试剂外,配制中必须用到的实验用品有:容量瓶、烧杯、玻璃棒、胶头滴管,用固体配制还需用托盘天平和药匙、滤纸(或烧杯),用液体配制还需用量筒(或滴定管、移液管)。 2、配制步骤 (1)计算:计算配制所需固体溶质的质量或液体浓溶液的体积。 (2)称量:用托盘天平称量固体质量或用量筒(应用移液管,但中学阶段一般用量筒)量取液体体积。 (3)溶解:在烧杯中溶解或稀释溶质,冷却至室温(如不能完全溶解可适当加热)。 (4)转移:将烧杯内冷却后的溶液沿玻璃棒小心转入一定体积的容量瓶中(玻璃棒下端应靠在容量瓶刻度线以下)。 (5)洗涤:用蒸馏水洗涤烧杯和玻璃棒2~3次,并将洗涤液转入容器中,振荡,使溶液混合均匀。 (6)定容:向容量瓶中加水至刻度线以下1cm~2cm处时,改用胶头滴管加水,使溶液凹面恰好与刻度线相切。 (7)摇匀:盖好瓶塞,用食指顶住瓶塞,另一只手的手指托住瓶底,反复上下颠倒,使溶液混合均匀。 (8)装瓶贴签:最后将配制好的溶液倒入试剂瓶中,贴好标签。 3.注意事项 (1)只能配制容量瓶上规定容积的容液。 (2) 转移溶液时玻璃棒要靠在刻度线以下。 (3)如果加水定容超过了刻度线,不能将超出部分吸走,而应重新配制。 (4)用胶头滴管定容时,眼睛应平视液面。 (5)摇匀后若出现液面低于刻度线的情况,不能再加水。 一定物质的量浓度溶液中,溶质微粒的浓度 1、非电解质在其水溶液中以分子形式存在,溶液中溶质微粒的浓度即为溶质分子的浓度。 如 1mol/L乙醇溶液中,乙醇分子的物质的量浓度为1mol/L。 2、强酸、强碱、可溶性盐等强电解质在其水溶液中以阴离子和阳离子形式存在,各种微粒的 浓度要根据溶液的浓度和溶质的电离方程式来确定。 如:1mol/L NaCl溶液中:c(Na+)=1mol/L c(Cl-)=1mol/L 1mol/L H2SO4溶液中:c(H+)=2mol/L c(SO42-)=1mol/L 1mol/L Ba(OH)2溶液中:c(Ba2+)=1mol/L c(OH-)=2mol/L 1mol/L Fe2(SO4)3溶液中:c(Fe3+)=2mol/L c(SO42-)=3mol/L 关于物质的量浓度的计算 1、关于物质的量浓度概念的计算 由CB=nB/V 可得CB=(m/M)/V=m/MV 注意:其中 V指的是溶液的体积,而不是溶剂的体积。 2、溶液中溶质的质量分数与溶质的物质的量浓度的换算 二者都表示溶液的组成,可以通过一定关系进行相互换算. 将溶质的质量分数换算成量浓度时,首先要计算1L溶液中含溶质的质量,换算成相应物质的量,有时还需将溶液的质量换算成溶液的体积,最后才换算成溶质的量浓度. 将溶质的物质的量浓度换算成溶质的质量分数时,首先要将溶质的物质的量换算成溶质的质量,有时还将溶液的体积换算成质量,然后换算成溶质的质量分数. n=m/M=V·ρ·ω·1000 /M C=n/v C= (V·ρ·ω/M)/V= V·ρ·ω/MV [式中:ρ—溶液的密度,单位为g/mL或g/cm3 W—溶质的质量分数 M—溶质的摩尔质量,数值等于物质的式量 1000—指1000mL溶液 以下公式所用与此相同。 推断过程:假设取 1L溶液,则:C=ρ·ω·1000/M 若题目中出现了溶解度S,则可用代入上两个公式,得:C={1000·ρ·(S/100+S)}/M [式中S—某温度下的溶解度,以g为单位;100—指100g水] 3、一定物质的量浓度溶液的稀释 由溶质的物质的量在稀释前后不变得 C1V1=C2V2 (C1、C2为稀释前后溶质的物质的量浓度)。 4、不同物质的量浓度溶液的混合计算 混合后溶液体积不变时 C1V1+C2V2=C3 (V1+V2)。 混合后溶液体积改变时 C1V1+C2V2=C3 V3 稀释定律:C浓V浓=C稀V稀(高中) m浓W浓=m稀W稀(初中) 5.关于物质的量浓度与质量分数的转化(推导和演化) C=ρ·ω·1000/M 其中,C:物质的量浓度(单位mol/L) ω:溶液的密度,(形式为质量分数,<1) ρ:密度,(单位g/mL) M:物质的摩尔质量,(单位g/mol) c=n/V n(溶质的物质的量)=ω*m(溶液质量)/M m(溶液质量)=ρ· V 溶液的溶质质量=ω(质量分数)·ρ(密度)·V 故,n(溶质的物质的量)=ω·ρ·V / M c= n/V =(ω·ρ· V /M) / V =ω·ρ· V /M V =ω·ρ/M 若密度ρ单位为1000kg/m^3(国际单位)=1 g/cm^3.
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暗物质的意思和发音
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基本解释: 基本解释 在宇宙学中,暗物质是指那些不发射任何光及电磁辐射的物质。人们目前只能通过引力产生的效应得知宇宙中有大量暗物质的存在。暗物质存在的最早证据来源于对球状星系旋转速度的观测。现代天文学通过引力透镜、宇宙中大尺度结构形成、微波背景辐射等研究表明:我们目前所认知的部分大概只占宇宙的4%,暗物质占了宇宙的23%,还有73%是一种导致宇宙加速膨胀的暗能量。详细解释 暗物质DarkMatter 什么是暗物质?暗物质(包括暗能量)被认为是宇宙研究中最具挑战性的课题,它代表了宇宙中90%(暗物质加暗能量90%)以上的物质含量,而我们可以看到的物质只占宇宙总物质量的10%不到(约5%左右)。1957年诺贝尔奖的获得者李政道更是认为其占了宇宙质量的99%。暗物质无法直接观测得到,但它却能干扰星体发出的光波或引力,其存在能被明显地感受到。科学家曾对暗物质的特性提出了多种假设,但直到目前还没有得到充分的证明。 几十年前,暗物质(darkmatter)刚被提出来时仅仅是理论的产物,但是现在我们知道暗物质已经成为了宇宙的重要组成部分。暗物质的总质量是普通物质的6.3倍,在宇宙能量密度中占了1/4,同时更重要的是,暗物质主导了宇宙结构的形成。暗物质的本质现在还是个谜,但是如果假设它是一种弱相互作用亚原子粒子的话,那么由此形成的宇宙大尺度结构与观测相一致。不过,最近对星系以及亚星系结构的分析显示,这一假设和观测结果之间存在着差异,这同时为多种可能的暗物质理论提供了用武之地。通过对小尺度结构密度、分布、演化以及其环境的研究可以区分这些潜在的暗物质模型,为暗物质本性的研究带来新的曙光。 大约65年前,第一次发现了暗物质存在的证据。当时,弗里兹·扎维奇发现,大型星系团中的星系具有极高的运动速度,除非星系团的质量是根据其中恒星数量计算所得到的值的100倍以上,否则星系团根本无法束缚住这些星系。之后几十年的观测分析证实了这一点。尽管对暗物质的性质仍然一无所知,但是到了80年代,占宇宙能量密度大约20%的暗物质以被广为接受了。 在引入宇宙膨胀理论之后,许多宇宙学家相信我们的宇宙是一个平行空间,而且宇宙总能量密度必定是等于临界值的(这一临界值用于区分宇宙是封闭的还是开放的)。与此同时,宇宙学家们也倾向于一个简单的宇宙,其中能量密度都以物质的形式出现,包括4%的普通物质和96%的暗物质。但事实上,观测从来就没有与此相符合过。虽然在总物质密度的估计上存在着比较大的误差,但是这一误差还没有大到使物质的总量达到临界值,而且这一观测和理论模型之间的不一致也随着时间变得越来越尖锐。 不过,我们忽略了极为重要的一点,那就是正是暗物质促成了宇宙结构的形成,如果没有暗物质就不会形成星系、恒星和行星,也就更谈不上今天的人类了。宇宙尽管在极大的尺度上表现出均匀和各向同性,但是在小一些的尺度上则存在着恒星、星系、星系团以及星系长城。而在大尺度上能过促使物质运动的力就只有引力了。但是均匀分布的物质不会产生引力,因此今天所有的宇宙结构必然源自于宇宙极早期物质分布的微小涨落,而这些涨落会在宇宙微波背景(CMB)中留下痕迹。然而普通物质不可能通过其自身的涨落形成实质上的结构而又不在宇宙微波背景辐射中留下痕迹,因为那时普通物质还没有从辐射中脱耦出来。 另一方面,不与辐射耦合的暗物质,其微小的涨落在普通物质脱耦之前就放大了许多倍。在普通物质脱耦之后,已经成团的暗物质就开始吸引普通物质,进而形成了我们现在观测到的结构。因此这需要一个初始的涨落,但是它的振幅非常非常的小。这里需要的物质就是冷暗物质,由于它是无热运动的非相对论性粒子因此得名。 在开始阐述这一模型的有效性之前,必须先交待一下其中最后一件重要的事情。对于先前提到的小扰动(涨落),为了预言其在不同波长上的引力效应,小扰动谱必须具有特殊的形态。为此,最初的密度涨落应该是标度无关的。也就是说,如果我们把能量分布分解成一系列不同波长的正弦波之和,那么所有正弦波的振幅都应该是相同的。"大爆炸"初期暴涨理论的成功之处就在于它提供了很好的动力学出发机制来形成这样一个标度无关的小扰动谱(其谱指数n=1)。WMAP的观测结果证实了这一预言,其观测到的结果为n=0.99±0.04。 但是如果我们不了解暗物质的性质,就不能说我们已经了解了宇宙。现在已经知道了两种暗物质--中微子和黑洞。但是它们对暗物质总量的贡献是非常微小的,暗物质中的绝大部分现在还不清楚。这里我们将讨论暗物质可能的候选者,由其导致的结构形成,以及我们如何综合粒子探测器和天文观测来揭示暗物质的性质。 暗物质存在的证据 最早提出证据并推断暗物质存在的科学家是美国加州工学院的瑞士天文学家弗里茨·兹威基。 2006年,美国天文学家利用钱德拉X射线望远镜对星系团1E0657-56进行观测,无意间观测到星系碰撞的过程,星系团碰撞威力之猛,使得黑暗物质与正常物质分开,因此发现了暗物质存在的直接证据。 最新发现:美国科学家在地下废弃铁矿中捕获暗物质粒子 2009年12月21日据国外媒体报道,美国科学家最新实验发现0.75公里深的铁矿中存在着暗物质,强有力地证实了暗物质的存在。物理学家在美国明尼苏达州北部一个废弃铁矿中发现暗物质,这是迄今为止最有力的发现暗物质证据。暗物质被认为占据宇宙90%的质量。 最被看好的暗物质候选者 长久以来,最被看好的暗物质仅仅是假说中的基本暗性粒子,它具有寿命长、温度低、无碰撞的特殊特性。温度低意味着在脱耦时它们是非相对论性粒子,只有这样它们才能在引力作用下迅速成团。寿命长意味着它的寿命必须与现今宇宙年龄相当,甚至更长。由于成团过程发生在比哈勃视界(宇宙年龄与光速的乘积)小的范围内,而且这一视界相对现在的宇宙而言非常的小,因此最先形成的暗物质团块或者暗物质晕比银河系的尺度要小得多,质量也要小得多。随着宇宙的膨胀和哈勃视界的增大,这些最先形成的小暗物质晕会合并形成较大尺度的结构,而这些较大尺度的结构之后又会合并形成更大尺度的结构。其结果就是形成不同体积和质量的结构体系,定性上这是与观测相一致的。相反的,对于相对论性粒子,例如中微子,在物质引力成团的时期由于其运动速度过快而无法形成我们观测到的结构。因此中微子对暗物质质量密度的贡献是可以忽略的。在太阳中微子实验中对中微子质量的测量结果也支持了这一点。无碰撞指的是暗物质粒子(与暗物质和普通物质)的相互作用截面在暗物质晕中小的可以忽略不计。这些粒子仅仅依靠引力来束缚住对方,并且在暗物质晕中以一个较宽的轨道偏心律谱无阻碍的作轨道运动。 低温无碰撞暗物质(CCDM)被看好有几方面的原因。第一,CCDM的结构形成数值模拟结果与观测相一致。第二,作为一个特殊的亚类,弱相互作用大质量粒子(WIMP)可以很好的解释其在宇宙中的丰度。如果粒子间相互作用很弱,那么在宇宙最初的万亿分之一秒它们是处于热平衡的。之后,由于湮灭它们开始脱离平衡。根据其相互作用截面估计,这些物质的能量密度大约占了宇宙总能量密度的20-30%。这与观测相符。CCDM被看好的第三个原因是,在一些理论模型中预言了一些非常有吸引力的候选粒子。 其中一个候选者就是中性子(neutralino),一种超对称模型中提出的粒子。超对称理论是超引力和超弦理论的基础,它要求每一个已知的费米子都要有一个伴随的玻色子(尚未观测到),同时每一个玻色子也要有一个伴随的费米子。如果超对称依然保持到今天,伴随粒子将都具有相同质量。但是由于在宇宙的早期超对称出现了自发的破缺,于是今天伴随粒子的质量也出现了变化。而且,大部分超对称伴随粒子是不稳定的,在超对称出现破缺之后不久就发生了衰变。但是,有一种最轻的伴随粒子(质量在100GeV的数量级)由于其自身的对称性避免了衰变的发生。在最简单模型中,这些粒子是呈电中性且弱相互作用的--是WIMP的理想候选者。如果暗物质是由中性子组成的,那么当地球穿过太阳附近的暗物质时,地下的探测器就能探测到这些粒子。另外有一点必须注意,这一探测并不能说明暗物质主要就是由WIMP构成的。现在的实验还无法确定WIMP究竟是占了暗物质的大部分还是仅仅只占一小部分。 另一个候选者是轴子(axion),一种非常轻的中性粒子(其质量在1μeV的数量级上),它在大统一理论中起了重要的作用。轴子间通过极微小的力相互作用,由此它无法处于热平衡状态,因此不能很好的解释它在宇宙中的丰度。在宇宙中,轴子处于低温玻色子凝聚状态,现在已经建造了轴子探测器,探测工作也正在进行。 CCDM存在的问题 由于综合了CCDM,标准模型在数学上是特殊的,尽管其中的一些参数至今还没有被精确的测定,但是我们依然可以在不同的尺度上检验这一理论。现在,能观测到的最大尺度是CMB(上千个Mpc)。CMB的观测显示了原初的能量和物质分布,同时观测也显示这一分布几近均匀而没有结构。下一个尺度是星系的分布,从几个Mpc到近1000个Mpc。在这些尺度上,理论和观测符合的很好,这也使得天文学家有信心将这一模型拓展到所有的尺度上。 然而在小一些的尺度上,从1Mpc到星系的尺度(Kpc),就出现了不一致。几年前这种不一致性就显现出来了,而且它的出现直接导致了"现行的理论是否正确"这一至关重要的问题的提出。在很大程度上,理论工作者相信,不一致性更可能是由于我们对暗物质特性假设不当所造成的,而不太可能是标准模型本身固有的问题。首先,对于大尺度结构,引力是占主导的,因此所有的计算都是基于牛顿和爱因斯坦的引力定律进行的。在小一些的尺度上,高温高密物质的流体力学作用就必须被包括进去了。其次,在大尺度上的涨落是微小的,而且我们有精确的方法可以对此进行量化和计算。但是在星系的尺度上,普通物质和辐射间的相互作用却极为复杂。在小尺度上的以下几个主要问题。亚结构可能并没有CCDM数值模拟预言的那样普遍。暗物质晕的数量基本上和它的质量成反比,因此应该能观测到许多的矮星系以及由小暗物质晕造成的引力透镜效应,但是目前的观测结果并没有证实这一点。而且那些环绕银河系或者其他星系的暗物质,当它们合并入星系之后会使原先较薄的星系盘变得比现在观测到得更厚。 暗物质晕的密度分布应该在核区出现陡增,也就是说随着到中心距离的减小,其密度应该急剧升高,但是这与我们观测到的许多自引力系统的中心区域明显不符。正如在引力透镜研究中观测到的,星系团的核心密度就要低于由大质量暗物质晕模型计算出来的结果。普通旋涡星系其核心区域的暗物质比预期的就更少了,同样的情况也出现在一些低表面亮度星系中。矮星系,例如银河系的伴星系玉夫星系和天龙星系,则具有与理论形成鲜明对比的均匀密度中心。流体动力学模拟出来的星系盘其尺度和角动量都小于观测到的结果。在许多高表面亮度星系中都呈现出旋转的棒状结构,如果这一结构是稳定的,就要求其核心的密度要小于预期的值。 可以想象,解决这些日益增多的问题将取决于一些复杂的但却是普通的天体物理过程。一些常规的解释已经被提出来用以解释先前提到的结构缺失现象。但是,总体上看,现在的观测证据显示,从巨型的星系团(质量大于1015个太阳质量)到最小的矮星系(质量小于109个太阳质量)都存在着理论预言的高密度和观测到的低密度之间的矛盾。 茫茫宇宙中,恒星间相互作用,做着各种各样的规则的轨道运动,而有些运动我们却找不着其作用对应的物质。因此,人们设想,在宇宙中也许存着我们看不见的物质。 现已知道,宇宙的大结构呈泡沫状,星系聚集成“星系长城”,即泡沫的连接纤维,而纤维之间是巨大的“宇宙空洞”,即大泡泡,直径达1~3亿光年。如果没有一种看不见的暗物质的附加引力“帮忙”,这么大的空洞是不能维持的,就像屋顶和桥梁的跨度过大不能支持一样。 我们的宇宙尽管在膨胀,但高速运动中的个星系并不散开,如果仅有可见物质,它们的引力是不足以把各星系维持在一起的。 我们知道,太阳系的质量,99.86%集中在太阳系的中心即太阳上,因此,离太阳近的行星受到太阳的引力,比离太阳远的行星大,因此,离太阳近的行星绕太阳运行的速度,比离太阳远的行星快,以便产生更大的离心加速度(离心力)来平衡较大的太阳引力。但在星系中心,虽然也集中了更多的恒星,还有黑洞,可是,离星系中心近的恒星的运动速度,并不比离得远的恒星的运动速度快。这说明星系的质量并不集中在星系中心,在星系的外围区域一定有大量暗物质存在。 天体的亮度反应天体的质量。所以天文学家常常用星系的亮度来推算星系的质量,也可通过引力来推算星系的质量。可是,从引力推算出的银河系的质量,是从亮度推算的银河系质量的十倍以上,在外围区域甚至达五千倍。因而,在那里必然有大量暗物质存在。 20世纪30年代,荷兰天体物理学家奥尔特指出:为了说明恒星的运动,需要假定在太阳附近存在着暗物质;同年代,茨维基从室女星系团诸星系的运动的观测中,也认为在星系团中存在着大量的暗物质;美国天文学家巴柯的理论分析也表明,在太阳附近,存在着与发光物质几乎同等数量看不见的物质。 那么,太阳附近和银道面上的暗物质是些什么东西呢?天文学家认为,它们也许是一般光学望远镜观测不到的极暗弱的褐矮星或质量为木行星30~80倍的大行星。在大视场望远镜所拍摄的天空照片上已发现了暗于14星等,不到半个太阳质量的M型矮星。由于太阳位于银河系中心平面的附近,从探测到的M型矮星的数目可推算出,它们大概能提供银河系应有失踪质量的另一半。且每一颗M型星发光,有几万年。所以人们认为银河系中一定存在着许许多多的这些小恒星“燃烧”后的“尸体”,足以提供理论计算所需的全部暗物质。 观测结果和理论分析均表明漩涡星系外围存在着大质量的暗晕。那么,暗晕中含有哪些看不见的物质呢?英国天文学家里斯认为可能有三种候选者:第一种就是上面所述的小质量恒星或大行星;第二种是很早以前由超大质量恒星坍缩而成的200万倍太阳质量左右的大质量黑洞;第三种是奇异粒子,如质量可能为20~49电子伏且与电子有联系的中微子,质量为105电子伏的轴子或目前科学家所赞成的各种大统一理论所允许和需求的粒子。 欧洲核子研究中心的粒子物理学家伊里斯认为,星系晕及星系团中最佳的暗物质候选者是超对称理论所要求的S粒子。这种理论认为:每个已知粒子的基本粒子(如光子)必定存在着与其配对的粒子(如具有一定质量的光微子)。伊里斯推荐四种最佳暗物质候选者:光微子、希格斯微子、中微子和引力粒子。科学家还认为,这些粒子也是星系团之间广大宇宙空间中的冷的暗物质候选者。 到现在,已有不少天文学家认为,宇宙中90%以上的物质是以“暗物质”的方式隐藏着。但暗物质到底是些什么东西至今还是一个谜,还待于人们去进一步探索。 2006年1月6日报道,剑桥大学天文研究所的科学家们在历史上第一次成功确定了广泛分布在宇宙间的暗物质的部分物理性质。目前,从事此项研究的科学家们正准备在最近几周内将此项研究结果公开发表。 天文学家们称,根据当前一些统计资料显示,我们平常看不见的暗物质很可能占有宇宙所有物质总量的95%。 在本次这项研究中,科学家们借助强功率天文望远镜(包括架设在智利的甚大天文望远镜VLT--VeryLargeTelescope)对距离银河系不远的矮星系进行了共达23夜的研究,此后科学家们还通过约7000余次的计算得出结论称:在他们所观测的这些矮星系中,暗物质的含量是其它普通物质的400多倍。此外,这些矮星系中物质粒子的运动速度可达每秒9公里,其温度可达10000℃。 同时科学家们还观测到,暗物质与其它普通物质还有着巨大的差异,如:尽管观测目标的温度是如此之高,但是这样的高温却不会产生任何辐射。据领导此项研究的杰里-吉尔摩教授认为,暗物质微粒很有可能不是由质子和中子构成的。然而在此之前科学家们曾一贯认为,暗物质应该是由一些“冷”粒子构成的,这些粒子的运动速度也不会太高。 暗物质研究专家们还表示,宇宙间最小的连续存在的暗物质片段大小也有1000光年,这样的暗物质片段质量约是太阳的30多倍。科学家们还在此次研究中确定出了暗物质微粒分布的密度,譬如,在地球上每立方厘米的空间如果能够容纳1023个物质粒子,那么对于暗物质来说这么大的空间只能容纳约三分之一的微粒。 早在30年代,瑞士科学家弗里兹-茨维基就设想宇宙间存在着某种不为人所知的暗物质。他还指出,星系群中的发光物质如果只依靠自身的引力将各个星系保持联接在一起,那么它们的量就必须要再增加10倍。而用来弥补这个空缺的就是看不见的重力物质,即我们今天所说的暗物质。尽管暗物质在宇宙间的储藏量比其它普通物质高出许多,但有关暗物质的性质目前科学家们尚不能给予完整的表述。 2007年1月,暗物质分布图终于诞生了!经过4年的努力,70位研究人员绘制出这幅三维的“蓝图”,勾勒出相当于从地球上看,8个月亮并排所覆盖的天空范围中暗物质的轮廓。他们使出了什么好手段化隐形为有形的呢?那可全亏了一项了不起的技术:引力透镜。 更妙的是这张分布图带给我们的信息。首先我们看到,暗物质并不是无所不在,它们只在某些地方聚集成团状,而对另一些地方却不屑一顾。其次,将星系的图片与之重叠,我们看到星系与暗物质的位置基本吻合。有暗物质的地方,就有恒星和星系,没有暗物质的地方,就什么都没有。暗物质似乎相当于一个隐形的、但必不可少的背景,星系(包括银河系)在其中移动。分布图还为我们提供了一次真正的时光旅行的机会……分布图中越远的地方,离我们也越远。不过,背景中恒星所发出的光不是我们瞬间就能看到的,即使光速(每秒30万公里)堪称极致,那也需要一定的时间。因为这段距离得用光年来计算,1光年相当于10万亿公里。 因此,如果你往远处看,比如距离我们20亿光年的地方,那你所看到的东西是20亿年前的样子而不是现在的样子。就好像是回到了过去!明白了吗?好,现在回到分布图上,我们看到的是暗物质在25亿~75亿年前的样子。 那么在这个异常遥远的年代,暗物质看上去是什么样子的呢?好像一碗面糊。而离我们越近,暗物质就越是聚集在一起,像一个个的面包丁。这张神奇的分布图显示,暗物质的形态随着时间而发生着变化。更重要的是,这一分布图为我们了解暗物质的现状提供了一条线索。马赛天文物理实验室的让-保罗·克乃伯(Jean-PaulKneib)参加了这张分布图的绘制工作,他认为这种“面包丁”的形状自25亿年以来就没有很大改变,所以我们看到的也就是暗物质现在的形状。 那我们也在其中吗?把所有的数据综合起来再加上研究人员们的推测就可以在这锅宇宙浓汤中找到我们自己的历史。是的,是的……你可以把初生的宇宙设想成一个盛汤的大碗,汤里含有暗物质和普通物质……在这个碗里出现了两种相抗的现象:一方面是膨胀,试图把碗撑大;另一方面是引力,促使物质凝聚成块。结果,宇宙中的某些地方没有任何暗物质和可见物质,而它们在另外一些地方却异常密集:暗物质聚集在一起,星系则挂靠在暗物质上,就像挂在钩子上的画。但可惜的是,我们对暗物质究竟是什么还是一无所知…… 暗物质和暗能量是世纪谜题 21世纪初科学最大的谜是暗物质和暗能量。它们的存在,向全世界年轻的科学家提出了挑战。暗物质存在于人类已知的物质之外,人们目前知道它的存在,但不知道它是什么,它的构成也和人类已知的物质不同。在宇宙中,暗物质的能量是人类已知物质的能量的5倍以上。 暗能量更是奇怪,以人类已知的核反应为例,反应前后的物质有少量的质量差,这个差异转化成了巨大的能量。暗能量却可以使物质的质量全部消失,完全转化为能量。宇宙中的暗能量是已知物质能量的14倍以上。 宇宙之外可能有很多宇宙 围绕暗物质和暗能量,李政道阐述了他最近发表文章探讨的观点。他提出“天外有天”,指出“因为暗能量,我们的宇宙之外可能有很多的宇宙”,“我们的宇宙在加速地膨胀”且“核能也许可以和宇宙中的暗能量相变相连”。 暗物质是谁最先发现的呢? 1915年,爱因斯坦根据他的相对论得出推论:宇宙的形状取决于宇宙质量的多少。他认为,宇宙是有限封闭的。如果是这样,宇宙中物质的平均密度必须达到每立方厘米5×10的负30次方克。但是,迄今可观测到的宇宙的密度,却比这个值小100倍。也就是说,宇宙中的大多数物质“失踪”了,科学家将这种“失踪”的物质叫“暗物质”。 一些星体演化到一定阶段,温度降得很低,已经不能再输出任何可以观测的电磁信号,不可能被直接观测到,这样的星体就会表现为暗物质。这类暗物质可以称为重子物质的暗物质。 还有另一类暗物质,它的构成成分是一些带中性的有静止质量的稳定粒子。这类粒子组成的星体或星际物质,不会放出或吸收电磁信号。这类暗物质可以称为非重子物质的暗物质。 Abell2390星系团(上半图)和MS2137.3-2353星系团(下半图),距离我们约有20亿光年远。上图右半方的影像,是哈勃太空望远镜所拍摄的假色照片,而相对应的左半方影像,是由钱卓拉X射线观测站所拍摄的X射线影像。虽然哈勃望远镜的影像中,可以看到数量众多的星系,但在X射线影像里,这些星系的踪影却无处可寻,只见到一团温度有数百万度,而且会辐射出X射线的炽热星系团云气。除了表面上的差异外,这些观测其实还含有更重大的谜团呢。因为右方影像中星系的总质量加上左方云气的质量,它们所产生的重力,并不足以让这团炽热云气乖乖地留在星系团之内。事实上再怎么细算,这些质量只有“必要质量”的百分之十三而已!在右方哈伯望远镜的深场影像里,重力透镜效应影像也指出造成这些幻像所需要的质量,大于哈勃望远镜和钱卓拉观测站所直接看到的。天文学家认为,星系团内大部分的物质,是连这些灵敏的太空望远镜也看不到的“暗物质”。 1930年初,瑞士天文学家兹威基发表了一个惊人结果:在星系团中,看得见的星系只占总质量的1/300以下,而99%以上的质量是看不见的。不过,兹威基的结果许多人并不相信。直到1978年才出现第一个令人信服的证据,这就是测量物体围绕星系转动的速度。我们知道,根据人造卫星运行的速度和高度,就可以测出地球的总质量。根据地球绕太阳运行的速度和地球与太阳的距离,就可以测出太阳的总质量。同理,根据物体(星体或气团)围绕星系运行的速度和该物体距星系中心的距离,就可以估算出星系范围内的总质量。这样计算的结果发现,星系的总质量远大于星系中可见星体的质量总和。结论似乎只能是:星系里必有看不见的暗物质。那么,暗物质有多少呢?根据推算,暗物质占宇宙物质总量的20—30%才合适。 天文学的观测表明,宇宙中有大量的暗物质,特别是存在大量的非重子物质的暗物质。据天文学观测估计,宇宙的总质量中,重子物质约占2%,也就是说,宇宙中可观测到的各种星际物质、星体、恒星、星团、星云、类星体、星系等的总和只占宇宙总质量的2%,98%的物质还没有被直接观测到。在宇宙中非重子物质的暗物质当中,冷暗物质约占70%,热暗物质约占30%。 标准模型给出的62种粒子中,能够稳定地独立存在的粒子只有12种,它们是电子、正电子、质子、反质子、光子、3种中微子、3种反中微子和引力子。这12种稳定粒子中,电子、正电子、质子、反质子是带电的,不能是暗物质粒子,光子和引力子的静止质量是零,也不能是暗物质粒子。因此,在标准模型给出的62种粒子中,有可能是暗物质粒子的只有3种中微子和3种反中微子。 20世纪80年代初期,美国天文学家艾伦森发现,距我们30万光年的天龙座矮星系中,许多碳星(巨大的红星)周围存在着稳定的暗物质,即这些暗物质受到严格的束缚。高能热粒子和能量适中的暖粒子是难以束缚住的,它们会到处乱窜,只有运行很慢的“冷粒子”才能束缚住。物理学家认为那是“轴子”,它是一种非常稳定的冷“微子,质量只有电子质量的数百万分之一。这就是暗物质的轴子模型。 轴子模型是否成立,最终得由实验裁决。最近,还有人提出,暗物质可能是一种称做“宇宙弦”的弦状物质,它产生于“大爆炸”后的一秒期间内,直径为1万亿亿亿分之一厘米,质量密度大得惊人,每寸长约1亿亿吨。这种理论是否成立,同样有待科学家进一步研究。 为探索暗物质的秘密,世界各国的粒子物理学家正在这个领域努力工作,相信揭开暗物质神秘面纱的那一天不会太遥远了。 解释暗物质的最新理论 单位空间(即无限分子一体积)内产生物质的概率是二分子一,产生的物质叫“虚子”。为什么叫“虚子”呢?因为它的寿命只有无限分之一。虚子的运动速度为C(光速)。“超弦子”定义:相对于“虚子”的“实子”叫“超弦子”,超弦子的寿命可以达到无限。怎样才能产生超弦子呢?相邻任意个单位体积同时产生“虚子”,才能产生形状固定的超弦子。各个虚子的速度方向是不同的,所以超弦子一产生就有自旋!产生的超弦子如果遇到其他超弦子,会由三种情况:1,互相撞碎,同归于尽,消失。(注:只有同时存在才能永远存在,超弦子被撞掉一点,整个就会消失)2,由于万有引力和其他超弦子结合。同时改变速度和自旋!3,不是有效撞击,相碰后“各奔前程”,改变自旋与速度!请注意:产生的各种各样的超弦子像被烧过的砖一样,是一个整体,本身形状已经不能改变。一维的超弦子不能存在,二维同理,所以超弦子是三维的。关于超弦子的质量:N个单位体积产生的超弦子的基础质量为2的N次方。根据超弦子的对称性大小,会增加额外的质量。质量越大,强度越大。不同的质量对应不同的极限速度。(注:2的N次方只是一个随便的指数,具体指数大小得由数学家去计算)。黑洞就是由质量巨大的超弦子形成的。物质掉进黑洞的速度是可以超光速的。现在说明什么是暗物质和亮物质:超对称的超弦子(即球状的超弦子)叫亮物质,其他形状的超弦子叫暗物质。暗物质的两个特点:1,不带电荷。2,透明(即光子可以通过)。因为暗物质形状不规则,所以形成暗物质的概率比形成亮物质的概率大得多,所以暗物质比亮物质多得多。 美国故事影片《暗物质》(2007) 更多中文名:流星 导演:陈士铮 编剧:BillyShebar 主演:刘烨(《蓝宇》,《美人草》,《满城尽带黄金甲》,《南京!南京!》) 梅丽尔·斯特里普(《克莱默夫妇》,《索菲的选择》,《穿普拉达的恶魔》) 艾登·昆(《ThisismyFather》,《BuryMyHearatWoundedKnee》) 摄影Cinematography:OliverBokelberg 首映2007-01-23美国 发行公司:MyriadPicturesInc 片长:USA:90min(SundanceFilmFestival) 级别:USA:R 拍摄日期:2006年6月5日-电影介绍: 《暗物质》的故事是从轰动国内外的留美学生卢刚枪杀导师事件中获得灵感而写成的。刘烨饰演的中国赴美留学生刘星怀抱诺贝尔奖的梦想,在莱瑟教授(艾登·坤饰)门下研究宇宙学。刘星违背导师的意愿,一心探索暗物质领域的奥秘。他凭借自己的勤奋和天才在研究上取得重大突破,却因为校园政治而遭遇不公,致使梦想破灭,最终走上暴力之路。梅丽尔·斯特里普在影片中饰演热爱中国文化,关心中国学生的大学赞助人席尔瓦夫人。 电影《暗物质》反映了人们如何正确面对理想和现实的差距的问题,也触及到中美文化之间差异和缺乏相互理解的现实。影片在2007年日舞电影节上大受好评,获得斯隆奖及两万美元奖金。影片原计划2007年八月在北美公映,由于三月弗州枪杀案的影响而推迟到2008年春季。 卢刚事件背景: 1991年11月1日万圣节这天,中国留学生卢刚在刚刚获得衣阿华大学太空物理博士学位的时候,开枪射杀了3位教授和副校长安-柯莱瑞以及一位和卢刚同时获得博士学位的中国留学生山林华。枪杀五人之后,卢刚随即当场饮弹自尽。 开枪杀人的卢刚是北京市人,出生于普通工人家庭,18岁考入北京大学物理系,1984年通过李政道主持的中美物理学交流计划选拔,毕业后旋即以交换学生身份公费赴美攻读博士学位,就读于衣阿华大学物理与天文学系,时年22岁。卢刚毕业时未能获得最佳论文奖,并面对巨大就业压力,最终酿成悲惨血案。 1991年11月4日,安-柯莱瑞的3位兄弟以她的名义捐出一笔资金,宣布成立安-柯莱瑞博士国际学生心理学奖学基金,用以安慰和促进学生的心智健康,减少人类悲剧的发生。 ·《暗物质》在2007美国圣丹斯电影节获得探讨科学及科技问题的AlfredP.Sloan奖 影片评价 圣丹斯电影节,上百部影片中,《暗物质》是第一部值得看的。 ——《洛杉矶时报》 想象不到的动人,感动到流泪的一部影片。 ——《综艺》 幕后 电影《暗物质》反映了人们如何正确面对理想和现实的差距的问题,也触及到中美文化之间差异和缺乏相互理解的现实。影片在2007年日舞电影节上大受好评,获得斯隆奖及两万美元奖金。影片原计划2007年八月在北美公映,由于三月弗州枪杀案的影响而推迟到2008年春季。 花絮 《暗物质》在2007美国圣丹斯电影节获得探讨科学及科技问题的AlfredP.Sloan奖。 刘烨自曝拍摄花絮 以为刘烨是功夫巨星 《暗物质》中只有两个中国人,一个是导演陈士争,另一个就是男一号刘烨。剧组里的美国工作人员看到两位好莱坞“大腕”梅丽尔·斯特里普和方·基默来给刘烨配戏时都惊讶不已,“初进剧组的那几天,气氛非常诡异,他们私下里都在议论我是不是从中国来的功夫巨星,因为在美国,只有中国武侠片还算有点江湖地位,至于让美国的一线明星在一个中国演员领衔的美国电影中配戏,在好莱坞绝对是一件稀罕事。” 斯特里普说“Nice!” 剧组开机后的第二周,梅丽尔就和刘烨上演了一场在全片中极为重要的对手戏。受到导师陷害的留学生刘星到社区做义工……上人家里推销商品,看到聪明绝顶的刘星沦落到这个境地,一直对他怀有复杂情感的梅丽尔泪如雨下。刘烨兴奋地回忆说,“梅丽尔的表现非常生活化,但是极具爆发力,那场哭戏只拍了一条就过了,当时她自己还想再拍一条,但导演表示不用了。” 刘烨本人在那场戏中也有不俗的表现,“拍了两周的戏,梅丽尔那天第一次对我说,Liu,You’reverynice!” 每周只上五天班 《暗物质》在美国开机已经有两周的时间,除了拗口的台词让刘烨有些挠头,“一切都很惬意”。最让刘烨感慨的是,剧组严格执行“五天工作制”,让他每周都有两天的时间享受周末。刘烨说,“美国的工会非常厉害,如果制片方要让演员多干几个小时,就会被告上法庭,所以即使是像这样一部投资并不高的艺术影片也会不折不扣地执行各项工会规章。” 否认《暗物质》有损国人形象 《暗物质》讲述了中国留学生枪杀导师,很多人怀疑本片是否对中国人形象有损。刘烨经纪人对此表示:“首先这部电影并不是大家想象中的负面、侮辱什么的,跟卢刚事件也没有关联,更多的是讲一个人的发展,说了很多人性的东西,人在当时的环境下,各种原因促成了他走上了极端,写得很客观。之前我也怕有问题,所以特意要来剧本看了,特别激动,刘烨看了也很喜欢。我觉得没看过剧本或者电影就没有发言权,妄加猜测不好,其实同类型的电视剧国内也有。最早是美方通过猎头公司要了几个亚洲演员的资料,然后给我打电话要了刘烨的一些资料。一两个月后导演就过来见面,他是一个美籍华人,原来是做舞台剧的,这是他第一部电影,下了很大功夫。而且整部戏全写刘烨一个人,斯特里普和方·基默为他搭戏做绿叶,是很难得的锻炼机会。不过刘烨这次扮演的仍旧是一个不幸福、很压抑的人,跟以前他的作品相似。”
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读音:
注音:
基本解释: 基本解释 反物质武器-武器简介 世界上的物质都是由分子组成的,分子是由原子组成的,原子是由原子核以及围绕它旋转的电子组成的,而原子核是由质子和中子所组成的。科学家后来又发现,质子和中子是由更小的粒子所组成的,这种更小的粒子被称为夸克。迄今,科学家已发现了物质结构的5个层次,即“夸克→核子→原子核→原子→分子”,以及300多种基本粒子。大千世界无奇不有的物质,就是由多种多样的基本粒子构成的。 反物质(antimatter)是由反粒子(antiparticle)构成的物质。科学家已经证明,构成世界万物的基本粒子都有一个反粒子——与自己“长得”一模一样但“秉性”相反的“镜像物”。比如,电子带负电、质子带正电,而带正电的电子和带负电的质子就是反粒子,前者称为反电子,后者称为反质子。像氢原子,就有由反质子和正电子组成的反粒子——反氢原子,而由反氢分子组成的反氢物质,就是氢物质的反物质。 早在1928年,英国剑桥大学教授保罗·狄拉克就预言了带相反电荷粒子的存在。4年后,美国科学家卡尔·安德森发现了正电子,它是人们发现的第一个反粒子。后来,科学家又陆续发现了反质子、反中子,找到了反介子、反超子、反夸克等许许多多的反粒子。我国著名核科学家王淦昌教授领导的小组在1959年也发现了一种称为反西格马负超子的反粒子。1986年首次发现反物质,由于极少量的物质同它的反物质相互作用,能够释放出极大的能量。可用作热核爆炸的扳机,或者激励出极强的X射线或γ射线激光,反物质研究成为目前各国研究的重点。它是目前核武器中最强、最重要的一种。美国费米国立加速器研究所,法国和瑞士合建的欧洲研究中心,俄罗斯高能物理研究所都在做此研究。中国的反物质研究所始于80年代初,由世界著名的核物理学家、反物质发现者赵中尧担任技术顾问,因此西方称他为“中国反物质武器之父”。关于这方面的公开资料几近于无,其高度保密性正反映了其极端重要性,只能通过正负电子对撞机的零碎进展作为这种武器进展的参考。 反物质武器-启发之源 三大“世纪之谜”触发了美国“反物质武器之父肯尼斯·爱德华兹的研究激情。 爱德华兹说,三大“世纪之谜”中最著名的当数通古斯大爆炸——1908年6月30日凌晨,俄罗斯西伯利亚通古斯地区的森林里,突然发生了一次史无前例的大爆炸。其威力相当于1000枚原子弹同时爆炸,数百平方公里内的城镇与森林在爆炸中被毁灭。科学界迄今仍无法解释这次爆炸的原因。 另一次“世纪之谜”发生在1979年9月22日。当天,美国卫星拍到了西非沿海发生的一次强烈“核爆炸”。然而,当时只有美、苏、英等少数几个国家拥有核武器,西非发生核爆炸的原因迄今不明。 第三次“世纪之谜”发生于1984年4月29日晚10点。当时,一架日本班机飞抵美国阿拉斯加上空,副机长突然发现,飞机前方突然出现了一团巨大的“蘑菇云”,急速向四周扩散……在这条航线上飞行的其他三架飞机的机长也同时看到了这一怪象。然而,这四架飞机降落后,机上人员和飞机机体上并没有发现任何放射性污染的痕迹。 三大“世纪之谜”一直令科学界大惑不解,直到1986年科学界对反物质的研究有了突破性进展后,才有人提出:上述三次大爆炸可能是反物质发挥左右的结果。 经过将近十年的研究,2009年9月爱德华兹当天主持了一次代号为“反物质特攻-2008”的电脑模拟演习:201X年,一名美军士兵携一枚反物质定时炸弹潜入C国首都,在市中心临近C国总参谋部大楼的公共厕所内安装好后从容撤出。 军事行动开始后,反物质定时炸弹爆炸,C国总参谋部大楼和附属设施化为灰烬,而这名士兵所携的反物质炸弹只有五千万分之一克!随后,一枚反物质脉冲炸弹在C国电力和通信网络上空引爆,刹那间,该国的军事和社会活动彻底瘫痪……看得目瞪口呆的五角大楼高官惊叹:“几克重的反物质炸弹就能毁灭地球了!”[1] 反物质武器-研发历史 理论 原子弹和氢弹是早已广为人知的核武器。美国于1945年在日本广岛和长崎投掷的2颗原子弹,是利用钚核裂变反应释放的能量制造的炸弹,称为钚弹。中国爆炸的第一颗原子弹,是利用铀核裂变反应释放的能量制造的炸弹,称为铀弹。它们都属于第一代核武器。几年后,氢弹试验成功。氢弹是利用轻核(氘、氚)聚变反应释放的能量制造的炸弹,具有更大杀伤力,属于第二代核武器。原子弹和氢弹有五大毁伤作用,即冲击波、光辐射、贯穿辐射、放射性污染和电磁脉冲。 后来根据战术的需要,增强或减弱核武器某方面的毁伤作用,武器专家开发出了第三代核武器。例如:增强辐射的核武器——中子弹,增强冲击波的核武器——冲击波弹,增强放射性污染的核武器——感生放射性弹,增强X射线的核武器——X射线弹,减少放射性沉降物的核武器——弱剩余放射性武器,等等。美国正在积极发展威力小于5000吨梯恩梯当量、借助精确制导技术摧毁地下指挥部和武器库的钻地核弹,它也属于第三代核武器,为了适应新的形势、满足现代战争的需要,武器专家们又在动脑筋开发研究第四代核武器。 世界万物都有“同性相斥、异性相吸”的共性。反物质也一样,它一旦遇上正物质,就与之“迅速结合、互相湮灭”。这种“湮灭”(annihilation)并非正反两种物质化为乌有而消失,实际上,它们的全部质量转变成能量释放了出来。按照著名的爱因斯坦质量能量关系式E=m·c^2可以计算出释放的能量:1毫克反物质“湮灭”放出的能量达到180兆焦耳,是普通炸药的100亿倍,比原子弹、氢弹的威力大得多。 反物质炸弹易于引爆。它不像原子弹那样必须达到临界质量,即使特别微小的质量也能造成爆炸:它也不像氢弹那样要求很高的爆炸点火温度。反物质炸弹还有一个很重要的优点,这就是它与原子弹、氢弹不同,爆炸后不残留放射性物质、不造成放射性污染。总之,反物质之所以被选来制造第四代核武器,主要原因有三:①反物质武器能量密度高、爆炸威力大,②反物质制造和利用的技术难度高、耗资大,一般国家不易掌握和实现,便于超级大国独自拥有:③反物质武器虽然从性质上也属于核武器,但国际社会通常把它视作常规武器,因此不受禁止核试验条约的限制。反物质武器炸药怎么制造? 迄今为止,科学家还没有发现地球上有反物质存在,于是提出了两条获取反物质的途径:一是在实验室里制造,二是到宇宙中去寻找。 制造试验 为了在实验室里制造反物质,科学家考虑,氢原子是构造最简单的原子,它的原子核中只有一个质子、核外只有一个电子,因此制造反氢原子相对容易。于是他们用粒子加速器使原子核与质子相撞,制造出反质子:从释放正电子的放射性衰变反应中收集正电子。 制造反粒子的另一个难题,是如何安全地贮藏和保存它。科学家想出了用磁场“陷阱”来束缚反粒子的方法。即高速原子核和质子相撞产生反质子之后,用减速器将其速度降低到光速的1/10,然后用高能磁场做“陷阱”将其束缚起来,再用电场将其速度进一步降低下来。另一方面,科学家们也用电磁场“陷阱”来减速由放射性衰变收集来的正电子。最终,减速了的负质子和正电子在电磁场“陷阱”中结合,形成反氢原子。 1995年,设想终于成为现实。世界上第一家反物质研制工厂一一位于瑞士日内瓦的欧洲核子研究中心制造出了第一个反氢原子。在世界各地9个研究所39位科学家的通力合作下,到2002年底,已经制造出了约5万个反氢原子。但是反物质的产量离可使用量还有很大距离。 宇宙搜寻 宇宙有反物质存在吗?从哲学角度来讲,这个问题很容易回答。我国古代的太极图似乎也暗示了它的存在,部分天文学家也认为有存在的可能,但现代天文学还拿不出令人信服的证据。否定反物质的人很多,美国宇宙学家施拉姆(Schramm)说:“大多数理论家的直觉,不存在反物质。这意味着如果你找到它,那是一个伟大的发现,证明这些理论家都是错误的。但是最大的可能是,这意味着你找不到它。” 目前,由丁肇中主持的这项研究已有16个国家的科学家参与其中,投入的资金更是高达1000多亿美元。许多科学家表示:只要能发现宇宙反物质的存在,那么这将是当之无愧的诺贝尔奖。该探测器已于2005年发射升空并永久停留在太空,东南大学还将建立一个数据接收分析中心和培训中心作为配套项目。丁肇中认为,如果反物质确实存在,当正物质与反物质碰撞时可以产生巨大的能量。他现在所主持的“寻找宇宙中的暗物质和反物质”的研究已进行多年,目前已取得一些重要成果。“但是,从这一领域发展的历史来看,人们要有思想准备,也许我们会发现意想不到的东西,与原先想研究的东西毫无关系。”丁肇中很慎重地表示。 从拉普拉斯大预言谈起 天体有巨大的引力,在巨大的引力作用下,会发生各类反应,并发光发热。物极必反,拉普拉斯(P?S?Laplace)曾经大胆预言:宇宙中最大的天体有可能是看不见的。当引力随质量增大时,天体会变成一个一无所有的区域,既不发热,也不发光,现在我们称之为“黑洞”(BlackHole)。因此宇宙更多的是由不可见的暗物质或反物质组成,我们肉眼和天文仪器所能“看”到的只是以恒星或以星系形式存在的宇宙结构,这些物质只占宇宙总体的10%,90%的物质是以暗物质或其他结构形式存在。显而易见,对可见物质的巨大引力的存在表明了暗物质或反物质的存在。可是我们用光无法探测到,用红外线、紫外线和X光都无法探觅到它们的足迹。 同样的,对应着现存的星系结构体系,有由相反的反宇宙结构体系存在吗?其实早在1898年,一位英国物理学家就提出:与物质存在一样,有一个镜像对应的反物质存在。受当时科学水平和试验条件的限制,这个反物质概念没有一点事实依据,因此在宇宙深处存在由反物质组成的宇宙恒星云只能属于纯粹意义上的假说。 1997年科学家宣布发现了“银心反物质喷泉”极大地震撼了整个物理学界,使科学家们寻找反物质的热情一下子高涨起来。 1998年6月3日,由丁肇中教授发起的带有全球意义的寻找宇宙反物质事件,使得这一领域一度成为全球科学家最为关注的焦点。 到宇宙中去寻找反物质也决非易事。茫茫宇宙中哪里存在反物质?无人知晓。诺贝尔物理奖得者、美籍华人科学家丁肇中教授正在领衔实施一项到宇宙中去寻找反物质的国际太空反物质探索计划。到宇宙中去找反物质,需要先进的粒子物理传感仪。1998年,中国研制的传感仪·阿尔法磁谱仪由美国发现号航天飞机带到了太空;另一台新阿尔法磁谱仪计划在2008年组装完毕,搭载美国宇宙飞船升空,继续寻找反物质。 1997年4月,美国天文学家宣布他们利用伽马射线探测卫星发现,在银河系上方约3500光年处有一个不断喷射反物质的反物质源,它喷射出的反物质形成了一个高达2940光年的“反物质喷泉”。一般储存反物质的储存系统,是动态的而不像其他的为静态的,储存系统内部通常都会具备自备的能源系统,和一些保护措施,其实反物质储存是一种构造非常精密的技术。利用负物质的超排斥力,来压缩反物质,由于负物质会因为超排斥力绝对不可能和反物质接触,所以可以非常妥善封住反物质,这是最终的反物质储存方法,可以储存非常大量的反物质。 反物质武器-武器特点1、虽然威力巨大,但是其附带杀伤效应较小。新一代核武器强化了核反应中的部分杀伤效应,同时抑制了其他杀伤破坏因素的产生; 2、杀伤手段和杀伤破坏目标更为单一。新型核武器可以只利用爆炸产生的冲击波或是电磁脉冲或是其他的杀伤破坏因素,来攻击特定的目标或设备,令使用者在使用核武器攻击时有更大的选择余地,也更加灵活。 3、研究手段中高科技含量非常高。但是,因为反物质本身之谜还没有揭开,所以研制反物质武器仍然是任重而道远。要想把反物质武器从设想变为现实,还需要科学家们的不懈努力。 但是,因为反物质本身之谜还没有揭开,所以研制反物质武器仍然是任重而道远。要想把反物质武器从设想变为现实,还需要科学家们的不懈努力。 反物质武器是一种以反物质作为能量,推进剂或爆炸物,拥有超强大力量的梦想武器。目前其还仅存在于科幻小说中。但美国空军已经对其可能的军事用途,包括毁灭性效果产生了兴趣。自从冷战开始,其就开始资助反物质相关的物理研究。其主要的理论优势是物质与反物质相撞会将100%质量转化成能量(高能伽玛射线),而利用聚变反应的氢弹则大约是只有7%的质能转换。 反物质武器-武器前景制造反物质耗资巨大。目前,生产1微克反物质估计需要花费60亿美元。另外它的安全贮存也很困难,尽管科学家想出了强磁场“陷阱”的办法,目前还只能贮存10亿(10^9)个反电子——而制造1克反氢原子需要有6.023x10^23个反电子和同样数量的反质子。制造成功反物质武器炸药还有艰巨的路程要走,现在,反物质武器还只能是一种新武器概念。 反物质的巨大军事应用潜力强烈吸引着军界。美国五角大楼对研制反物质武器很感兴趣,斥巨资加以研制,美国空军正在进行一项名为“革命性炸药”的反物质武器研制计划:美国洛斯阿拉莫斯和劳伦斯·利弗莫尔核武器研究所、费米研究所等许多单位也正在进行相关研究。俄罗斯从50年代的前苏联时期开始,就在其氢弹之父萨哈罗夫的领导下从事反物质武器的研制工作。当然,对于研制反物质武器一直存在着反对的意见、不时听到“暂停”的传闻,但基本的研究工作一直在继续。 反物质不仅可以作为武器的炸药,还可用来制造星际航行火箭、航天器、太空船的超级燃料。据计算,用数十毫克反物质作燃料推动太空船,6个星期就可以到达火星。 反物质武器-武器担忧 普林斯顿大学高级研究所的历 史学家、科学家乔治·戴森指出,反物质这种所谓“干净”的武器远比“肮脏”的核武器更可怕,因为它更有可能投入实战。普通的原子弹、氢弹一般只作为战略威慑手段,基本不可能在常规战争或局部战争中使用。 因为常规核武器除了威力巨大外,还会产生核辐射,会污染战区的土壤、水源和空气,并对生物和植物造成巨大辐射伤害,引起人道主义灾难。而使用反物质武器则相对“干净”,不用担心核残留。如果美国研制出反物质武器,那么,美军在战场上将更加无所顾忌——由于它没有核残留,美军可能会将其归类为常规武器。 军事专家们的这种担忧并非没有道理。早在2004年,爱德华兹公开其研究进展后,很多国家就加快了反物质武器研究的进度,法国和瑞士合建了欧洲反物质研究中心,俄罗斯高能物理研究所也在做反物质军事用途的研究,并且“有重大进展”。因而,有人将爱德华兹比作“开启魔瓶的人”,确实并不为过。[1] 美国“反物质武器之父”—几克炸弹毁灭地球比原子弹还可怕 2008年9月的一天,爱德华兹突然现身美国五角大楼,向美军高官汇报他的最新研究成果。 “我们在反物质武器的研究上已获得重大突破——我们成功研发了一种能长期有效储存反物质的容器,这意味着反物质的军事用途即将成为现实!”爱德华兹很得意地开始给在坐的将军们讲课。那么,反物质武器到底有多大威力呢?爱德华兹当天主持了一次代号为“反物质特攻-2008”的电脑模拟演习:201X年,一名美军士兵携一枚反物质定时炸弹潜入C国首都,在市中心临近C国总参谋部大楼的公共厕所内安装好后从容撤出。 军事行动开始后,反物质定时炸弹爆炸,C国总参谋部大楼和附属设施化为灰烬,而这名士兵所携的反物质炸弹只有五千万分之一克!随后,一枚反物质脉冲炸弹在C国电力和通信网络上空引爆,刹那间,该国的军事和社会活动彻底瘫痪……看得目瞪口呆的五角大楼高官惊叹:“几克重的反物质炸弹就能毁灭地球了!” 演习结束后,爱德华兹解释说:“物质与反物质的关系,与中国古代的阴阳学说十分类似。”在自然界中,任何一种“次原子粒子”(比原子还小的粒子)都有一种与之对应的反物质,如果这两种物质发生猛烈撞击,那么它们都将消失,并释放出巨大的能量。令人称奇的是,与核弹不同,反物质炸弹爆炸时并不会产生核辐射,是一种“干净的氢弹”。它拥有氢弹爆炸的威力,却不会造成核辐射污染……当然,反物质研究不只用于战争,”爱德华兹解释说:“1克反物质就足以为23架航天飞机提供动力。这可以从根本上改变能源供应的模式,将会是一场能源革命。” “开启魔瓶的人” 然而,这种被爱德华兹称为“干净”的新武器,却令世界各国的军事家们忧心忡忡。 普林斯顿大学高级研究所的历史学家、科学家乔治·戴森指出,“干净”的反物质武器远比“肮脏”的核武器更可怕,因为它更有可能投入实战。普通的原子弹、氢弹一般只作为战略威慑手段,基本不可能在常规战争或局部战争中使用。因为常规核武器除了威力巨大外,还会产生核辐射,会污染战区的土壤、水源和空气,并对生物和植物造成巨大辐射伤害,引起人道主义灾难。而使用反物质武器则相对“干净”,不用担心核残留。如果美国研制出反物质武器,那么,美军在战场上将更加无所顾忌——由于它没有核残留,美军可能会将其归类为常规武器。 军事专家们的这种担忧并非没有道理。早在2004年,爱德华兹公开其研究进展后,很多国家就加快了反物质武器研究的进度,法国和瑞士合建了欧洲反物质研究中心,俄罗斯高能物理研究所也在做反物质军事用途的研究,并且“有重大进展”。因而,有人将爱德华兹比作“开启魔瓶的人”,确实并不为过。 反物质武器-相关文学作品 《反物质飞船》威廉森科幻小说1942年~1943年在《惊奇故事》上连载 《天使与魔鬼》丹布朗科幻小说2005年出版同名电影2009年5月上映 反物质武器-反物质武器:人类超级末日兵器 探索人类超级末日兵器的传说与现实 反物质武器仿佛只是一个很遥远的梦想,反对者嘲笑它是纸老虎,一种“思想武器”,但事实是人类已经能够制造出反物质,而且“湮灭”不会产生辐射或污染,反物质炸弹将因此绕过全面禁止核试验条约,拥有它的国家可以在局部冲突中随意使用这种威力超过原子弹10000倍的超级炸弹。 彭志文电影、游戏,还是真实 《天使与魔鬼》,一部很不怎么样的商业电影取了一个再贴切不过的名字。不错,影片真正的主角不是汤姆·汉克斯或者伊万·麦克格雷格,而是一种堪称“人造太阳”、威力远超核聚变的超级炸弹——反物质,这种超乎人类想象的能量对世界的未来意味着什么?天使与魔鬼! 电影很惊悚地把一种神秘反物质武器曝光到了公众面前。实际上,《天使与魔鬼》并不是这种神秘武器的首秀,几年前在电脑游戏《红色警戒3》盟军武器栏选项中就有一件超级武器——质子撞击炮,那是游戏玩家们的最爱。传媒尘嚣日上地炒作正逐渐剥落反物质的神秘面纱。 不过,真正让反物质武器成为各国军界关注的焦点,则是源于美国军方设计的一次电脑推演。它不是一款游戏,也不是一部电影,而是在预演一场未来完全可能发生的战争。这次代号为“反物质特攻-2008”的电脑模拟演习算不上新闻,却长久地成为人们热议的话题:201X年,一名(美军)特工潜入敌国国都的总参谋部,随身携带着一枚重量仅为五千万分之一克的微型反物质定时炸弹,把它安置在厕所里,撤出之后实施引爆,这所军事大楼及附属建筑在须臾间被夷为平地。随后,另一枚反物质脉冲炸弹在该国电力和通信网络上空引爆了,一个国家的军事和社会活动被彻底瘫痪了……五角大楼的将军们在观摩之后,惊叹说,“几克重的反物质炸弹就能毁灭整个地球!” 也有人对此不以为然,认为这是美国在经济危机中为巩固世界霸权地位而故弄玄虚,玩弄蒙蔽世人的惯用伎俩。不过,有一点是毋庸置疑的,科学家们正通过在世界各地的粒子加速器进行着高能撞击,试图制造反物质。这种新型炸弹“秒杀”掉一个城市将不再是神话,而且没有任何征兆或预警,不明真相的人无法对此类灾难做出合理和信服的解释。而这个城市如果是国家的首都,那就意味着整个国家的现代战争能力会轻易地被彻底摧毁。 在美国国防部下属有一个叫“国防高技术研究计划局”(DARPA)的高级秘密机构,它主要负责研制各种运用于未来的新式武器,该机构实验室研发新概念武器将颠覆现在人们关于大规模杀伤武器的所有想象,一连串神秘而炫目的名字,“等离子武器”、“太阳能武器”、“基因武器”、“气象武器”、“地震武器”等等。而前文中所提到的这种最为凶悍的“大杀器”,却是在美国空军下属的一个研究机构取得了“重大突破”,那种原本游离于梦境,近似于宗教传说的武器也因此具备了在现实中出现的可能。 “湮灭” 与许多未来武器源于微观世界的能量相同,反物质概念也必须深入到那些人们看不到的粒子中去一探究竟。 我们把自然界纷呈多样的宏观物体还原到微观本源,它们都是由质子、中子和电子所组成的。1928年,英国剑桥大学教授保罗·狄拉克通过数学计算,提出了电子有两种存在形式,除了有带负电荷的电子外,还有带正电荷的电子。带负电荷的电子叫正电子,带正电荷的电子叫反电子。当时人们不以为然,但两年后,狄拉克的学说被科学实验证明是正确的,这是人们认识反物质的第一步。20世纪的50年代,随着反质子和反中子的被发现,人们开始明确意识到,任何基本粒子都在自然界中有相应的反粒子存在。 在粒子物理学中,反物质是反粒子概念的延伸,反物质是由反粒子构成的,如同普通物质是由普通粒子所构成的一样。爱因斯坦特殊相对论告诉我们,质量与能量是等价的。因此世界万物都有“同性相斥、异性相吸”的共性。反物质也一样,它一旦遇上正物质,就会与之“迅速结合、互相湮灭”。这种“湮灭”并非正反两种物质化为乌有而消失,而是它们的全部质量都转变成能量释放出来。按照爱因斯坦的质量能量关系式E=mc2,人们可以计算出释放的能量:1毫克反物质“湮灭”放出的能量达到180兆焦耳,是普通炸药的100亿倍,比原子弹、氢弹的威力大得多。 那么,反物质武器“湮灭”的那一瞬间,我们能见到什么样的图景呢?人类恐怕早已见识过了,1908年6月30日凌晨,俄罗斯帝国西伯利亚通古斯地区的森林里,突然发生了一次史无前例的大爆炸。其威力相当于1000枚原子弹齐爆,数百平方公里内的城镇与森林被瞬间毁灭。因为没有更合理的解释,人们猜测罪魁祸首很有可能是来自外太空的反物质陨石,在通古斯河上空与正物质结合放出大量能量而造成的灾难。 粒子对撞机与太空搜捕 在我们可以观测到的宇宙范围内,至今还没有发现反物质存在,也就是说,反物质在自然界是无法找到的。那么,想要获取反物质就只有在实验室里人工制造,或者是到宇宙空间中去寻找。 可以肯定的是,以人类现在的科技就已经可以制造出瞬间存在的反物质了。1996年1月,欧洲科学家利用粒子对撞机获得了9个反氢原子,但在亿分之三秒之后就分散成为反质子和反电子,但这仍标志着人类已经能够制造出反物质了。人工制造的反粒子往往很不稳定,而且研制成本高得吓人,据测算提取每一千亿分之一克需要花费掉60亿美元。由于技术难度太大,欧美各大武器公司寻求联手合作研制反物质武器。即使这样,因资金耗费巨大且收效甚微,反对声浪一直不绝,相关试验不时传出暂停的传闻。当然,事实上美国从来就没有真正停止过反物质武器的开发。 那么外层空间有现实的反物质可供人类利用么?1979年,美国科学家把一个60层楼高的巨大气球放到离地面35公里的高空,气球上载有一批十分灵敏的探测仪器。结果,它在高空猎取了28个反质子。这是在地球以外第一次发现反物质。理论上,茫茫宇宙中有无数的高速粒子,好比是一台天然加速器,可以在地球轨道或月球上建造大面积的收集装置接受空间中的反物质,大幅提高产量。不过到宇宙中去寻找反物质也并非易事,首先不知道哪里有,其次必须使用先进的粒子物理传感仪,而这类仪器大都过于笨重庞大,将其安装在天基平台上又会提出巨大的技术挑战和花费天文数字般的资金。 尽管难度很大,但神秘的太空的确能给人类无限的希望。如1997年4月,美国天文学家宣布他们利用伽马射线探测卫星发现,在银河系上方约3500光年处有一个不断喷射反物质的反物质源,它喷射出的反物质形成了一个高达2940光年的“反物质喷泉”。 诺贝尔奖获得者、美籍华人科学家丁肇中教授就是反物质研究方面的专家,他领导了国际太空反物质探索计划,共有美国、中国、俄罗斯等10多个国家(地区)亟37个科研机构参与其中。1998年6月2日,美国“发现”号航天飞机携带“阿尔法”磁谱仪发射升空,这次飞行的目的就是到宇宙中去寻找、捕捉反物质。“阿尔法”磁谱仪是专门设计用来寻找宇宙中反物质的仪器,依靠一个巨大的超导磁铁及六个超高精度的探测器来执行任务。虽然这次飞行没有什么收获,但采集到了大量富有价值的数据。而一台新的“阿尔法”磁谱仪也在2008年组装完毕,等待着搭载飞船升空,继续寻找反物质。 装“撒旦”的盒子 反物质的稳定储存也是个大问题。在欧洲,人们在实验中发现在磁场的作用下反物质是有可能得到保存的。于是科学家们尝试用磁场“陷阱”来束缚反粒子的方法,即高速原子核和质子相撞产生反质子后,用减速器将其速度降低到光速的十分之一,然后用高能磁场做“陷阱”将其束缚起来,再依赖电场将速度进一步降低下来。另一方面,科学家们也尝试用电磁场“陷阱”来减速由放射性衰变收集来的正电子。最终,减速了的负质子和正电子在电磁场“陷阱”中结合,即可形成较稳定的反氢原子。不过用这种办法只能贮存10亿个反电子,而制造1克反氢原子需要有6.023x10^23个反电子和同样数量的反质子,显然现在的成果还远远不够。 专家们指出,反物质不像普通物质,必须有强大的磁场能量来束缚。然而,强大并不可间断的磁场能量,不仅需要更加先进可靠的设备,更需要强大的电能来维持。反物质由于威力过于恐怖,因此要将其武器化、实用化,就必须保证万无一失的100%安全性,那么储存的技术风险就变得十分巨大,一旦失控,被毁灭的可能就不仅是使用者自己,而是一切。因此,反物质的储存问题未来也将成为其大规模使用所面临的最大障碍。 世界追逐“人造太阳” 这样说来,反物质武器仿佛只是一个很遥远的梦想,反对者嘲笑它是纸老虎,一种“思想武器”,将永远停留在新概念的范畴内。最有代表性的观点来自美国哈佛大学粒子物理学家弗兰克·克洛斯,他甚至悲观地认为:人类有能力制造可以使用的反物质需要等到数十亿年之后。真的是这样吗? 反物质巨大的军事应用潜力仍然强烈地吸引着美国军界。五角大楼斥巨资加以研制,美国空军就在进行一项名为“革命性炸药”的反物质武器研制计划,由洛斯阿拉莫斯和劳伦斯·利弗莫尔核武器研究所、费米研究所等众多单位进行相关研究,通过不懈的努力,科学家们的设想正逐渐接近现实。 1995年,世界上第一家反物质研制工厂——位于瑞士日内瓦的欧洲核子研究中心制造出了第一个反氢原子。在世界各地9个研究所39位科学家通力合作下,到2002年底已经制造出了约5万个反氢原子,这是人类首次在实验室条件下制造出大批量反物质。诚然,这种所谓的“批量生产”离可使用量还是有很大的距离。 不过,人类技术进步的潜力和速度总是会让不同时代像弗兰克·克洛斯那样的科学家吃惊。2008年9月10日开始试运转的大型强子对撞器(LHC)是世界上最大的粒子加速器设施,有全球85个国家中的多个大学与研究机构,超过8000位物理学家共同参与。也是在这个月,美国格林空军基地“革命性弹药”研发小组的负责人、物理学家肯尼斯·爱德华兹在五角大楼向军方汇报了他的进展,称“在反物质武器的研究上已获得重大突破”,即研制成功了“有效储存反物质的容器”并现场电脑模拟推演,鉴于爱德华兹在反物质研制方面的开创性贡献,人们为他冠以了一个令人不安的称呼——“开启魔瓶的人”。同年,美国劳伦斯·利弗莫尔国家实验室宣布他们用激光向图钉头大小的黄金样本射击,创造出了数以十亿计的反物质粒子。另据《自然》杂志介绍,美国军方的科学家还发明了一种产生反物质的新方法,使得产生百万分之一克反物质的成本从10亿美元降低到了1亿美元。 现在来看,美国用激光技术通过实验室获得反物质及实现反物质储存——两大制约着反物质武器发展的瓶颈——皆有了重大突破,这意味着美国向武器级反物质的可实战化迈出了最关键一步。 由于耗费巨大(肯定比JSF项目大得多),西方国家在反物质研究上采取了国际合作的模式。欧洲核研究组织中的法国、意大利、英国等国的科学家们均与美国展开合作,承担着相关项目中的大量研究工作。俄罗斯更是从上世纪50年代的苏联时期开始,就在其“氢弹之父”萨哈罗夫的领导下从事反物质武器的研制工作。俄罗斯还曾经通过卫星在宇宙空间实验反物质武器,并且据说也获得了“重大进展”。 面对这场争夺未来战略级科技话语权的大国竞争,中国必须作出回应。中国的反物质研究所成立于上世纪80年代初,由世界著名核物理学家、反物质发现者赵忠尧担任技术顾问,西方称赵为“中国反物质武器之父”,不过,赵老已于1998年去世,享年96岁。因为事系国家安全,我们不可能得到中国反物质武器的详细资料,只能从相关的新闻管中窥豹。 1984年,国务院批准了8312工程即正负电子对撞机的建设。2009年7月,十五期间的重大科学工程,总投资6.4亿元的北京正负电子对撞机改造工程实现了升级换代,将我国对撞机和谱仪技术推进到国际前沿,这是我国在高能物理发展领域的一个重大里程碑式成就。 另有国外专家猜测,中国合肥“科学岛”世界上第一台全超导“EAST超导托卡马克核聚变实验装置”(俗称“人造太阳”)被认为是具有反物质武器的雏形,它最大的特点在于该装置只要稍加改进即可用来释放正电子,即反物质粒子。不过,合肥的这个“人造太阳”实验堆只设计有35年使用周期,且由欧盟、中国、日本、美国、俄罗斯、韩国、印度七方共同参与修建,耗资100亿欧元以上。中国最终承担占总投资9%的费用,约合100亿元人民币。 是星际旅行,还是毁灭? 谁拥有“达摩克利斯之剑”谁就将掌控世界! 1983年,美国兰德公司曾耗资200万美元为美国空军进行了一项生产和使用反质子的可行性研究,结果得出,反物质的四项军事用途:一、用作超高速火箭的推进燃料;二、用作轨道上军用空间站以及其他领域的超小型、超轻型能量发生器;三、用作启动各类核弹;四、用作集能速武器(指与粒子束武器结合)。 反物质还可用来制造星际航行的火箭、航天器、太空船等的超级燃料。英国著名物理学家史蒂芬·霍金在接受媒体采访时认为,“人类必将离开太阳系寻找别的可生存行星,反物质能源将是星际旅行中飞船的主要动力。”一克反物质产生的能量,就足可以为23架航天飞机提供动力。这可以从根本上改变能源供应的模式,将会是一场能源革命。 美国航空航天局(NASA)正研究的反物质太空船预计在15年后能够制造出反物质发动机的原型机,且是以正电子为燃料。几十年之后将制造出反物质飞船,只需要用到几十毫克正电子,速度却比核动力太空船快一倍,6周内即可抵达火星。还可以把人类引入到从前在太空中从未涉足过的区域,譬如木星旅行,甚至远赴到“太阳驻点”(太阳辐射所能到达的最远点)之外。 反物质作为空间探索和和平利用的无限能源必将造福于人类未来;然而,巨大能量瞬间释放所带来的诱惑也可能毁灭人类自身。军事专家预言,未来的反物质武器具有史无前例的摧毁力,一旦研制成功,将会使现今所有的热核武器黯然失色,人类将面临新的、更大的灾难。 据俄罗斯《科学》网报道,美国军方现正在秘密研制以反物质作为弹药的“质子炸弹”,并已在这方面投入了大量资金。反物质炸弹极易引爆,它不像原子弹那样必须达到一个临界质量,也不像氢弹那样要求很高的爆炸点火温度。另外,由于所有质量均转化为能量释放,反物质炸弹爆炸时将没有任何残留物,因此不会产生辐射或污染,是一种“干净”的大规模杀伤性武器。这一特点使反物质炸弹绕过了全面禁止核试验条约的限制,美军据此将反物质武器归类为常规武器。那就意味着在未来,美军可以在常规战争或局部冲突中随意使用它。反物质武器的威力相当于原子弹的1000倍,它将以“第四代核武器”的身份全面取代现有的辐射型核武器。 反物质武器具有如下的第四代核武器所共有的特点: 1、虽然威力巨大,但是其附带杀伤效应较小。新一代核武器强化了核反应中的部分杀伤效应,同时抑制了其他杀伤破坏因素的产生。 2、杀伤手段和杀伤破坏目标更为单一。新型核武器可以只利用爆炸产生的冲击波或是电磁脉冲或是其他的杀伤破坏因素,来攻击特定的目标或设备,令使用者在使用核武器攻击时有更大的选择余地,也更加灵活。 3、研究手段中高科技含量非常高。 但是,因为反物质本身之谜还没有揭开,所以研制反物质武器仍然是任重而道远。要想把反物质武器从设想变为现实,还需要科学家们的不懈努力。 反物质武器是一种以反物质作为能量,推进剂或爆炸物,拥有超强大力量的梦想武器。目前其还仅存在于科幻小说中。但美国空军已经对其可能的军事用途,包括毁灭性效果产生了兴趣。自从冷战开始,其就开始资助反物质相关的物理研究。其主要的理论优势是物质与反物质相撞会将100%质量转化成能量(高能伽玛射线),而利用聚变反应的氢弹则大约是只有7%的质能转换。 反物质武器-武器前景 制造反物质耗资巨大,目前,生产1微克反物质估计需要化费60亿美元。另外它的安全贮存也很困难,尽管科学家想出了强磁场“陷阱”的办法,目前还只能贮存10亿(109)个反电子——而制造1克反氢原子需要有6.023x1023个反电子和同样数量的反质子。制造成功反物质武器炸药还有艰巨的路程要走,现在,反物质武器还只能是一种新武器概念。 反物质的巨大军事应用潜力强烈吸引着军界。美国五角大楼对研制反物质武器很感兴趣,斥巨资加以研制,美国空军正在进行一项名为“革命性炸药”的反物质武器研制计划:美国洛斯阿拉莫斯和劳伦斯·利弗莫尔核武器研究所、费米研究所等许多单位也正在进行相关研究。俄罗斯从50年代的前苏联时期开始,就在其氢弹之父萨哈罗夫的领导下从事反物质武器的研制工作。当然,对于研制反物质武器一直存在着反对的意见、不时听到“暂停”的传闻,但基本的研究工作一直在继续。 反物质不仅可以作为武器的炸药,还可用来制造星际航行火箭、航天器、太空船的超级燃料。据计算,用数十毫克反物质作燃料推动太空船,6个星期就可以到达火星。
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