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就生產(chǎn)成本而言,世界上最昂貴的物質(zhì)無疑是反物質(zhì)。據(jù)美國宇航局(NASA)估計,制造一克的反氫原子所需成本高達62.5萬億美元(約合人民幣420萬億元),但一些科學(xué)家認為成本最終可能會降到每克50億美元(約合人民幣340億元)。反氫是最簡單的
就生產(chǎn)成本而言,世界上最昂貴的物質(zhì)無疑是反物質(zhì)。據(jù)美國宇航局(NASA)估計,制造一克的反氫原子所需成本高達62.5萬億美元(約合人民幣420萬億元),但一些科學(xué)家認為成本最終可能會降到每克50億美元(約合人民幣340億元)。反氫是最簡單的反物質(zhì)形式,制造其他的反元素會更加昂貴。迄今為止,只有少量的反氫原子被制造出來的,但僅用于科研目的,屬于非賣品。那么,為什么反物質(zhì)如此昂貴呢?
什么是反物質(zhì)?
反物質(zhì)的組成與物質(zhì)相同,但卻具有相反的電荷和自旋。這些物質(zhì)是由反粒子組成的,反質(zhì)子和反中子組成了反物質(zhì)的原子核。物質(zhì)的原子核周圍繞著帶負電荷的電子,而反物質(zhì)的原子核周圍則是繞著帶正電荷的正電子。因此,本質(zhì)上,物質(zhì)和反物質(zhì)是完全相同的,但電荷和自旋恰好相反。
如何制造反物質(zhì)?
制造反物質(zhì)沒那么容易,需要消耗巨大的能量。根據(jù)因斯坦的質(zhì)能方程:E = mc^2,質(zhì)量只不過是一種極度密集的能量,這意味著物質(zhì)可以轉(zhuǎn)化為能量,能量也可以轉(zhuǎn)化成物質(zhì)。例如,在我們太陽的燃燒過程中,每秒鐘有6億噸的氫轉(zhuǎn)化為5.95億噸的氦和500萬噸的能量!
為產(chǎn)生反物質(zhì),需要通過粒子加速器(如大型強子對撞機)把亞原子粒子加速到接近光速,然后把它們撞向金屬塊或者讓它們互相碰撞。在這種劇烈的碰撞過程中,將會釋放出大量的能量,其中一些轉(zhuǎn)化為物質(zhì)和反物質(zhì)。之后需要用特殊的裝置來捕獲反物質(zhì),因為它們一旦與物質(zhì)接觸就會發(fā)生湮滅。綜合這些因素,使得反物質(zhì)成為世界上最昂貴的東西。
關(guān)于反物質(zhì)的一些有趣的事實
1)人類只產(chǎn)生了極少量的反物質(zhì)
如果把人類制造的所有反物質(zhì)同時湮滅,釋放出的能量甚至不夠燒開一杯水。科學(xué)家在大型強子對撞機上花費數(shù)十億美元,才能獲得極少量的反物質(zhì)(十億分之幾克)。
2)反物質(zhì)近在咫尺
少量反物質(zhì)以宇宙射線和高能粒子的形式不斷地從太空降落到地球上。此外,我們的身體中含有鉀-40,它在衰變過程中會釋放出正電子,這意味著正電子正從你身上發(fā)出來。
3)反物質(zhì)用于醫(yī)療領(lǐng)域
正電子發(fā)射斷層掃描(PET)是一種先進的臨床成像技術(shù),它使用正電子來產(chǎn)生人體內(nèi)部的高分辨率圖像。
4)反物質(zhì)是人類已知最昂貴的物質(zhì)
據(jù)估計,1克反氫原子的成本高達62.5萬億美元(約合人民幣420萬億元),當之無愧的天價物質(zhì)。
5)反物質(zhì)與物質(zhì)湮滅釋放出巨大的能量
1克反物質(zhì)與1克物質(zhì)互相湮滅,釋放出的能量相當于40千噸當量的核武器,這差不多是廣島原子彈的2.5倍。鑒于此,反物質(zhì)有望成為未來星際旅行的高效燃料。然而,以目前歐洲核子研究組織的技術(shù),制造1克的反物質(zhì)需要1億年以及1000萬億美元。當然,未來科技進步,制造出更多的反物質(zhì)不是沒有可能。
何熙一
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