粒子

宇宙中的所有可見物質(zhì)都是由各種各樣的基本粒子組成的，隨著科學(xué)的發(fā)展，科學(xué)家逐漸意識到宇宙中的基本粒子并沒有我們想象的那么簡單，因?yàn)榛玖Ｗ硬粌H僅是組成宇宙物質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)，也是傳遞各種基本力和相互作用的媒介。

更加神奇的是，科學(xué)家還“反質(zhì)子”和“反中子”，于是科學(xué)家推測：一切基本粒子在宇宙中應(yīng)該都在相反狀態(tài)的反粒子。簡單來說反粒子就是正常粒子的相反狀態(tài)，當(dāng)正反粒子相遇時，就會釋放出大量的能量并發(fā)生爆炸，更神奇的是正反物質(zhì)相撞發(fā)生的爆炸能量釋放效率要高于氫彈爆炸。

目前人類制造出來的反物質(zhì)都是粒子級別，科學(xué)家認(rèn)為在我們的宇宙中可能存在完全由反物質(zhì)粒子組成的復(fù)雜物質(zhì)，這些物質(zhì)和正常的物質(zhì)很類似，但是性質(zhì)卻完全相反，宇宙的某處可能存在大量的反物質(zhì)。

反物質(zhì)存于何方？

在地球上很難研究反物質(zhì)，因?yàn)橐坏┯蟹次镔|(zhì)誕生，就會和正常的物質(zhì)發(fā)生湮沒，并且制造反物質(zhì)的難度極高花銷也很大，根據(jù)科學(xué)家的推算，制造1克反物質(zhì)需要的花費(fèi)在250億美元左右，這就導(dǎo)致反物質(zhì)成為了地球上最昂貴的物質(zhì)。

地球周圍自然產(chǎn)生的反物質(zhì)來源主要有3個，一種是地球外圍的大氣層，來自宇宙深處的各種射線撞擊地球的大氣層會產(chǎn)生“正電子”，正電子是人類最早發(fā)現(xiàn)的反物質(zhì)，它是攜帶正電荷的電子，除此之外和電子的性質(zhì)幾乎一樣，如果在真空中不和電子相遇，正電子還是很穩(wěn)定的，可是一旦和電子相遇就會泯滅，然后釋放出能量和形成光子。除此之外，地球上的一些放射性元素在衰變時也會產(chǎn)生正電子，最后一種就是天空中的雷暴產(chǎn)生的。

其實(shí)反物質(zhì)距離我們沒有那么遠(yuǎn)，現(xiàn)我們經(jīng)常吃的香蕉也會釋放反物質(zhì)，每根香蕉大約每75分鐘就會釋放出一個正電子，這是因?yàn)橄憬吨杏猩倭康?strong>鉀-40，這種物質(zhì)在衰變過程中會釋放出少量的正電子，并且人類的體內(nèi)也有鉀-40，所以人類也會產(chǎn)生出一定的正電子，可惜的是這些正電子太少了，出現(xiàn)后就會馬上泯滅，釋放的能量也幾乎可以忽略。

根據(jù)估算，一克反物質(zhì)泯滅產(chǎn)生的能量不亞于一次小型的爆炸，很多人認(rèn)為反物質(zhì)可能會成為未來人類的“超級能源”，因?yàn)榉次镔|(zhì)和正物質(zhì)碰撞后釋放能量的效率很高，未來人類的宇宙飛船只要準(zhǔn)備少量的反物質(zhì)就可以進(jìn)行長時間長距離的星際旅行，高效的能量還能讓飛船實(shí)現(xiàn)亞光速飛行，這么幻想一下確實(shí)十分美好。

可惜的是，現(xiàn)在關(guān)于反物質(zhì)的研究有很多難題，最大的難題就是制造開銷太大，從關(guān)于反物質(zhì)的研究開始，費(fèi)米實(shí)驗(yàn)室的萬億電子伏特加速器制造出來的反物質(zhì)只有十億分之一克，同時這些被制造出來的反物質(zhì)都是很輕的粒子——反氫原子，目前人類制造出來最重的反物質(zhì)是中國制造出來的“反氦4”。

人類目前制造反物質(zhì)的手段主要是依靠粒子加速器，制造反物質(zhì)需要的能量遠(yuǎn)超于這些反物質(zhì)泯滅后釋放的能量，可以說是得不償失，更關(guān)鍵是這些被制造出來的反物質(zhì)很難保存，一旦和正常物質(zhì)接觸就會泯滅消失，保存這些反物質(zhì)需要的成本也不小，這些原因讓反物質(zhì)成為了如今世界上最昂貴的物質(zhì)。

正物質(zhì)和反物質(zhì)后一起消失轉(zhuǎn)化為能量的物理現(xiàn)象被稱為“湮沒”，正反物質(zhì)產(chǎn)生的能量被稱為“湮沒反應(yīng)”，每百萬分之一克的正反質(zhì)子發(fā)生湮滅，釋放的能量差不多等于37.8公斤的TNT爆炸！一個藥片大的反物質(zhì)湮沒釋放的能量就能讓宇宙飛船航行數(shù)百光年。

核聚變被認(rèn)為是未來人類才能掌握能源，正反物質(zhì)湮沒產(chǎn)生的能量效率是太陽內(nèi)部核聚變反應(yīng)的300倍，人類最強(qiáng)大的武器之一氫彈的質(zhì)能轉(zhuǎn)化比大約是0.7%，反物質(zhì)的質(zhì)能轉(zhuǎn)化比將近100%，這樣對比一下就可以想象到反物質(zhì)的強(qiáng)大！未來人類利用發(fā)暗物質(zhì)作為能源，或許可以讓我們的飛行器實(shí)現(xiàn)超光速飛行

可惜的是，現(xiàn)在人類制造出來的反物質(zhì)太少了，無法長期保存，這樣的“超級能源”人類現(xiàn)在還無法利用起來，或許人類在未來進(jìn)入宇宙后，可以在宇宙某處發(fā)現(xiàn)數(shù)量比較多的反物質(zhì)，天文學(xué)家偶爾可以捕捉到來自宇宙深處的大爆炸傳遞的宇宙射線，根據(jù)推測有少部分爆炸就是反物質(zhì)和正物質(zhì)相撞產(chǎn)生的，所以在宇宙深處可能存在大量的反物質(zhì)，甚至可能有反物質(zhì)組成的星球和生命。