【反粒子 反粒子陣】
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大家好,小跳來為大家解答以上的問題 。反粒子陣 ， 反粒子這個很多人還不知道,現(xiàn)在讓我們一起來看看吧！
1、物質(zhì)的期待與現(xiàn)實杰拉德·史密斯認(rèn)為，反物質(zhì)能夠帶來解決問題的辦法 。
2、反質(zhì)子和正電子一類反物質(zhì)，就存在于物理學(xué)家的身邊 。
3、在各種各樣的粒子中 ， 存在著一類除電性相反而具有共同性質(zhì)的反粒子 ， 各種成對的粒子與反粒子一旦相遇，在釋放出γ射線和π中間子及極大能量的同時將同歸于盡 。
4、杰拉德·史密斯注意到成對的粒子與反粒子消失時釋放的極大能量，理論上說，粒子與反粒子消失時產(chǎn)生的能量是核裂變和核聚變的100倍 。
5、要把一般質(zhì)量為1000千克的宇宙飛船加速到0．1倍光速，經(jīng)計算只需9千克的反物質(zhì)燃料就夠了 。
6、不過情況并不這么樂觀 。
7、問題之一是 ， 怎樣才能把反物質(zhì)富集起來 。
8、杰拉德·史密斯在其中從事研究的位于瑞士日內(nèi)瓦的歐洲核子研究中心，在那里的巨型加速器中 ， 10分鐘里產(chǎn)生10億個反質(zhì)子 。
9、然而反質(zhì)子以0．1倍光速（不可思議的高速）飛迸，要捕捉住它們談何容易 。
10、史密斯在反質(zhì)子的前方設(shè)置全金屬箔和氣體，以降低反質(zhì)子的速度，力圖將反質(zhì)子封閉在一個用磁場構(gòu)成的容器內(nèi) 。
11、如果他成功了 ， 10分鐘里就能富集到100萬個左右的反質(zhì)子 。
12、遺憾的是，100萬個反質(zhì)子作為火箭燃料實在是杯水車薪微不足道，而且這項工作得不斷反復(fù)進(jìn)行，即便如此仍存在兩個難題 。
13、首先 ， 反物質(zhì)是帶電性的粒子，彼此會產(chǎn)生排斥力，反物質(zhì)的密度越高，用來約束反物質(zhì)的磁場強(qiáng)度就越大，這就需要能讓磁場強(qiáng)度之大超乎想象的超導(dǎo)材料，于是杰拉德·史密斯想到 ， 讓反質(zhì)子與質(zhì)子結(jié)合“制造”反氫原子 ， 由于反氫原子不帶電荷，就不需要形成超強(qiáng)磁場的超導(dǎo)材料了 。
14、1996年1月，德國、意大利、瑞士等國科學(xué)家組成的國際研究小組宣布，他們利用歐洲核子研究中心的加速器，成功地制造出反氫原子 。
15、他們讓反質(zhì)子以高速運動，與氙氣碰撞產(chǎn)生電子和正電子，在正電子與反質(zhì)子速度相當(dāng)?shù)那闆r下，就能組成反氫原子 。
16、在他們的實驗中，反氫原子約存在了40納秒（1納秒為十億分之一秒） 。
17、其次是數(shù)量的問題 。
18、即使建造高效率、規(guī)模巨大的反物質(zhì)生產(chǎn)廠，要生產(chǎn)1克反物質(zhì)就需要長得異乎尋常的時間 。
19、前面提到的國際研究小組在歐洲核子研究中心制造反氫原子，在三個星期的實驗中只制造出9個，即使有了杰拉德·史密斯提出的10年內(nèi)或許能問世的設(shè)施，每年也只能生產(chǎn)出1微克反物質(zhì)，要把9千克反物質(zhì)火箭燃料弄到手，必須得90億年 。
20、90億年后，人類打算前往的目的地恒星還存在與否都不好說了 。
21、看來只利用反物質(zhì)讓火箭飛行的念頭得放棄了 。
22、杰拉德·史密斯又提出，能否把反物質(zhì)利用于核裂變和核聚變反應(yīng)呢？如果利用反物質(zhì)就能實現(xiàn)裝置的小型化，讓火箭便于搭載 。
23、利用反物質(zhì)連續(xù)幾天引發(fā)每秒鐘一次相當(dāng)150噸TNT當(dāng)量的小爆炸，三年時間就可以把載人宇宙飛船送上冥王星 。
24、用太陽帆不可能實現(xiàn)太陽系外飛行杰拉德·史密斯的設(shè)想說到底 ， 都是依靠使用燃料的火箭實現(xiàn)恒星際宇宙飛行 。
25、對他的設(shè)想提出質(zhì)疑的人們中有一個人便是波普·佛沃德 。
26、波普·佛沃德受美國航空航天局的委托，進(jìn)行利用反物質(zhì)可行性的研究 。
27、反物質(zhì)火箭必須使搭載的反物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，將超高溫能量向火箭后方噴出 。
28、波普·佛沃德的結(jié)論是，對反物質(zhì)火箭來說，火箭的質(zhì)量和發(fā)動機(jī)的耐熱性是根本問題所在 。
29、1960年 ， 佛沃德第一次提出了撐開巨大的鋁箔制成的帆，利用太陽風(fēng)推進(jìn)飛行——“乘坐”從太陽不斷噴發(fā)出的帶電粒子流，也就是“坐蹭車”的“太陽帆”的構(gòu)想 。
30、但是利用太陽帆在恒星際間飛行存在重大的缺陷 。
31、離開太陽系后 ， 帶電粒子流便變得稀薄，宇宙飛船在“無風(fēng)”的狀態(tài)下會停駛，利用太陽帆前往其他恒星顯然是不可能的 。
32、對激光束寄以厚望稍后，佛沃德了解到利用紅寶石產(chǎn)生的激光比太陽光更明亮，于是他又產(chǎn)生了一個新念頭：用激光束鼓起宇宙飛船的光帆由此獲得推進(jìn)力 。
33、由于激光束幾乎不會發(fā)散，激光束可以從太陽系中射出，所以能夠?qū)嵭斜匾牟倏v和管理，設(shè)備的更新也有了可能 。
34、更重要的是，宇宙飛船再沒有搭載燃料的必要了，宇宙飛船便能造得更輕 。
35、在加速到亞光速的情況下，宇宙飛船的質(zhì)量不大是一個非常大的優(yōu)勢 。
36、為了把宇宙飛船送至半人馬座γ星，得用激光束加速約一年，使宇宙飛船的速度達(dá)到光速的三分之一左右，此后切斷激光束，宇宙飛船轉(zhuǎn)入慣性飛行 。
37、在接近半人馬座γ星時，光帆的外圈逐次斷開 ， 形成同心圓狀的三部分，把光帆的最外側(cè)移至宇宙飛船的前部 ， 同時再次發(fā)射強(qiáng)大的激光束，于是宇宙飛船后部的光帆便被罩在強(qiáng)光之中 ， 宇宙飛船便獲得了制動力 。
38、當(dāng)然 ， 來自宇宙飛船身后的激光束仍照射在光帆上構(gòu)成推進(jìn)力 。
39、但是宇宙飛船外側(cè)的光帆面積是內(nèi)側(cè)兩個光帆面積的9倍 ， 制動力比推進(jìn)力起到更大的作用 。
40、對半人馬座γ星的探測結(jié)束準(zhǔn)備踏上歸途，處在中間的環(huán)狀光帆被取下 ， 此時光帆仍在反射激光束，并使宇宙飛船獲得與來路相反的推進(jìn)力得以飛返地球 。
41、巨大光帆的設(shè)想現(xiàn)實嗎？美中不足的是，雖然具有無須搭載燃料的優(yōu)點，但是宇宙飛船依靠激光束獲得的推進(jìn)力實在小得無濟(jì)于事，于是優(yōu)點便被這缺陷抵消了 。
42、要利用激光束來實現(xiàn)恒星際飛行，就必須有更強(qiáng)有力的激光束，光帆也必須大得超出想象 。
43、佛沃德認(rèn)為，在水星軌道上利用太陽能設(shè)置約1000臺激光發(fā)射裝置 ， 如果把這些激光束用巨型裝置合為一股 ， 那么不開發(fā)巨型激光發(fā)射裝置也行 。
44、不過要獲得必要的推進(jìn)力，理想的激光發(fā)射裝置要比現(xiàn)在利用太陽能的激光發(fā)射裝置強(qiáng)大1000億倍！而且還得在土星附近設(shè)置巨大的透鏡 ， 以糾正激光束的發(fā)散 。
45、光帆的直徑必須達(dá)到1000千米之巨，真是一個想入非非的計劃 。
46、但是佛沃德說，若不從大處著眼就會一事無成 。
47、對于佛沃德的雄心壯志，美國明尼蘇達(dá)大學(xué)的數(shù)學(xué)家埃得·貝爾布魯諾說了這么一番話：“即使讓質(zhì)量為1000千克的無人探測器飛行，就需要直徑1000千米的光帆和巨大的透鏡，這不過是異想天開 。
48、”粒子束對單程飛行有效？貝爾布魯諾強(qiáng)調(diào) ， 利用激光束的設(shè)想存在難以解決的難題，他更關(guān)心粒子束 。
49、重粒子，比如質(zhì)子，它沒有光的速度卻有質(zhì)量，對于推進(jìn)力而言 ， 有質(zhì)量的質(zhì)子比沒有質(zhì)量的光子更有效 。
50、提出“粒子束設(shè)想”的是霍普·薩普林和達(dá)納·安得留，他們說，宇宙飛船的光帆采用超導(dǎo)體制成的巨環(huán)更有效 。
51、超導(dǎo)體環(huán)可形成面包圈狀的磁場，粒子束射向磁場就會產(chǎn)生推進(jìn)力 。
52、可用在小行星上設(shè)置的核聚變反應(yīng)堆 ， 超高溫加熱而等離子體化的氣體，向一定方向噴射獲得粒子束 。
53、粒子束的缺點是很容易擴(kuò)散——由于粒子之間彼此碰撞使粒子束擴(kuò)散 ， 距離增大效率就會降低 ， 但是仍比激光束更具推進(jìn)力 。
54、根據(jù)安得留的計算，他的“粒子束設(shè)想”只需使用佛沃德構(gòu)想所需能量的六分之一，就能把載人宇宙飛船加速到三分之一的光速 。
55、不過，他也遇到了難題——宇宙飛船的乘員必須耐受高達(dá)1000g的加速度 。
56、在“粒子束設(shè)想”中還有一個重大的不足，前往恒星這樣遙遠(yuǎn)的地方，根本不可能傳遞能量 ， 也就是說有去無回 。
57、安得留自信地說 ， 雖說是“自殺”，估計還是會有志愿者的 ， 畢竟有了新發(fā)現(xiàn)，可以用他的名字命名 。
58、不過，安得留被懷疑有“封閉恐懼癥”的傾向，他本人恐怕是不會去當(dāng)志愿者的 。
59、余下的難題和形形色色的構(gòu)思貝爾布魯諾堅持認(rèn)為，目前用粒子束發(fā)送無人探測器是可能的 。
60、貝爾布魯諾現(xiàn)在正在構(gòu)想針尖大小的探測器，要是探測器只有1克質(zhì)量，以亞光速飛行，質(zhì)量就是增加也不是什么大不了的事 。
61、但是針尖這么小的東西要是丟失不見了怎么辦呢？能在那上面搭載通訊裝置什么的嗎？難題不少 。
62、此外，也有人提出了利用連接黑洞和白洞的“蟲洞”，以及使用反重力讓時間發(fā)生彎曲高速移動等方案 。
63、近來形形色色五花八門的方案更是層出不窮 。
64、就人類目前的科技水平而言，恒星際宇宙飛行本質(zhì)上是不可能的，這也說明 ， 我們還沒有掌握能實現(xiàn)這一夢想的具體知識和技術(shù)，人類還得像以往那樣探索相當(dāng)長的時間 。
本文到此分享完畢，希望對大家有所幫助 。
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