中国科学院上海光机所激光物理国家重点研究室,利用超强超短激光成功产生反物质,超快正电子源。从理论上来说,不到500克反物质的破坏力要超过世界上最大氢弹的威力。
它是相对于物质存在的,正常的原子是由带正电荷的原子构成的,核外则是带负电荷的电子。
但是,反物质的构成却完全相反。它们拥有带正电荷的电子和带负电荷的原子核。
按照物理学家的遐想,宇宙诞生之初,曾经产生等量的物质与反物质,而两者一旦接触,便会相互湮灭抵消,然而处于某种原因。当今世界主要由物质构成,反物质似乎就不存在于自然界。正反物质的不对称这一难题是物理学界所面临的一个大挑战。
1928年英国物理学家“狄克拉”,首先从理论上提出了存在反物质的假说。
1932年美国物理学家“卡尔·安德森”在实验中证实了,正电子的存在。
物质和反物质接触就会发生湮灭,在湮灭时,会产生巨大的能量,并且不会像核弹那样产生放射性污染,所以被认为是一种最理想最清洁的能源。
一小“滴”反物质,便可以供应美国纽约全天的所需能量。正常情况下释放一公斤湮灭反物质和正物质,所释放出来的能量,是燃烧一公斤碳氢化合物释放能量的20亿倍。或者是,一公斤核裂变反应堆燃料释放能量的1000多倍。
所以现在科学家们正在研制反物质动力火箭飞船,从地球抵达最邻近的恒星只需要6年的时间,而这颗恒星距离地球4.2光年,这样推算的话,这艘反物质动力飞船,可以达到光速的70%,在美国科幻片《星际迷航》里,宇航员就把反物质作为星际飞船的燃料。
不过近日欧洲核子研究中心的研究员们,科学家先制造出一个特殊的磁场,科学家们称之为“磁瓶”,利用反氢原子具有“少许磁性”的特性,在“磁瓶”中制造反氢原子,这样“磁瓶”就像一个指南针一样,能够用磁场探知它们的存在,然后设法让反氢原子的温度降至0.5开氏度(相当于零下272.65摄氏度),接近了绝对零度,使反氢原子处于低能量状态,首次成功“抓住”这种反物质。
不过研究人员首次捕获成功的38个反氢原子持续时间为1/5秒,这种数量的反物质不足以让一只100瓦的灯泡发光1/20秒。
中国在反物质研究领域做出了重大的贡献,中科院上海光机所,早在2001年就开始提出用超强激光产生正负电子对的理论研究,利用强激光和纳米薄膜靶,相互作用产生正负电子对,直到2016年3月10日才获得“反物质--超快正电子源”,这将对激光驱动正负电子对撞机,等具有重要的意义,不久的将来在高能物理、材料无损、探测癌症诊断等领域具有非常大的应用前景。由于其脉宽只有飞秒量级,可使探测的时间分辨大大提高,研究物质性质的超快演化,在这里我们要感谢,也要祝贺中科院上海光机所的科学家们取得了这么大的科学成果。
原创首发/太空生物学
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