几克能毁灭地球:美反物质武器浮出水面 – 铁血网

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美国格林空军基地“革命性弹药”研发小组的负责人肯尼斯·爱德华兹。他声称成功研发了一种能长期有效储存反物质的容器。

18年前,美国格林空军基地“革命性弹药”研发小组的负责人肯尼斯·爱德华兹,开始率队进行一项近乎“天方夜谭”的工作——反物质武器的研究;18年后,当这种威力超过原子弹的划时代新武器就要浮出水面时,人们不禁担心:它可能引发一场“地球灭绝战争”。

“世纪之谜”的启发

“三大‘世纪之谜’触发了我的研究激情。”今年9月的一天,爱德华兹向五角大楼的官员们介绍他的反物质武器研发进展时如是说。

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!

就在全球科学界纷纷猜测三大“世纪之谜”成因的时候,美国的一个年轻人也开始“不自量力”地盯上了这些悬案。这个年轻人就是爱德华兹。1990年,他从美国麻省理工学院毕业,获得物理学博士学位。年方三十的他,先是到美国费米国家加速器研究所工作,并在那里开始深入接触反物质理论与具体的研究项目。

几克能毁灭地球:美反物质武器浮出水面

NASA设想的反物质推进火箭

“我们都知道,自然界的物体都是由质子、中子和电子组成的,而所有的微观粒子都有各自的反粒子……这些反物质所产生的威力,经过三大‘世纪之谜’曝露了出来。”很快,爱德华兹就能头头是道地向美国军方兜售他的反物质理论了。2000年,在反物质研究领域崭露头角的爱德华兹,出任格林空军基地“革命性弹药”研发小组的负责人,开始专事反物质武器研究。此时,美国科学界已开始有人将其称为“美国反物质武器之父”。

2004年3月24日,在美国宇航局召开的“先进概念研讨会”上,爱德华兹露了一回脸。不过,他并没有透露他主持的反物质武器研究项目的进展情况,而是发了一通牢骚:虽说各国都投入了巨大的人力物力,可是反物质的研究仍然进展缓慢,原因是无法用粒子加速器生产出足够多的反物质。而且,生产一千亿分之一克的反物质,需要耗资近60亿美元!此外,正电子的活动很难控制,很难把它们储存在特制的容器中,而这意味着它毫无军事价值可言。

发完牢骚,爱德华兹就离开了。从此,他和他的科研小组销声匿迹,不知所终。外界因此一度认为,爱德华兹早已知难而退。

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!

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反物质研究卫星

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。

几克能毁灭地球:美反物质武器浮出水面

物质与反物质结合释放出高能光子或伽玛射线

背景资料——反物质:

在粒子物理学里,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。例如一颗反电子和一颗反质子(正电子)能形成一个反氢原子,如同电子和质子形成一般物质的氢原子。

物质与反物质的结合,会如同粒子与反粒子结合一般,导致两者湮灭,且因而释放出高能光子或伽玛射线。根据爱因斯坦著名的质能关系式——E=mc2告诉我们,质量泯灭,产生能量。正反物质湮灭时质量几乎损失殆尽,产生的能量比重核裂变和轻核聚变产生的少许质量差异大得多,爆发的能量也大得多,会将100%质量转化成能量,而利用聚变反应的氢弹则大约只有7%的质能转换。

1932年由美国物理学家卡尔·安德森在实验中证实了正电子(也称反电子)的存在。随后又发现了负质子(也称反质子)和自旋方向相反的反中子。根据科学家的设想,反质子、反中子和反电子如果像质子、中子、电子那样结合起来就形成了反原子。

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反物质的一大难题在于倘若能制造出来的话,也需要用某种特殊手段约束在真空环境里,这就是肯尼斯·爱德华兹声称的重要突破——找了约束反物质的手段

反物质无法在自然界找到,除非是在稍纵即逝的少量存在(例如因放射衰变或宇宙射线等现象)。这是由于反物质若非存在于像物理实验室的人工环境下,则无可避免地随即与自然界的物质发生碰触并湮灭。

尽管在人们已经在实验室中制造出了为数众多的反原子,然而目前在自然界中尚没有发现反物质。反粒子(例如反氢)可以人工制造出极少量,但却不足以达到可对这些物质验证其理论性的程度。反物质倘若能制造出来的话,也需要用某种特殊手段约束在真空环境里。

理论上宇宙大爆炸时所产生的粒子与反粒子应该数量相同,但是为什么现今所遗留下来的绝大多数都是正粒子,这即重要的物理猜想——“正反物质对称性破坏”(对称破缺)。

一种在科学界受到普遍认同的理论认为,宇宙大爆炸早期曾产生了数量相当的物质和反物质,随后发生的物质和反物质的湮灭消耗掉了绝大部分的正、反物质,遗留下的少部分正物质构成(正粒子与反粒子的衰变略有不同)了现如今空旷辽阔的宇宙。

反物质研究是物理研究的前沿领域。在科学与科幻领域,宇宙中是否存在反物质、如何人工制造反物质、如何驾驭反物质,都成了物理之谜中的最大难题之一。

1995年欧洲核子研究中心的科学家在实验室中制造出了世界上第一批反物质--反氢原子。1996年,美国的费米国立加速器实验室成功制造出7个反氢原子。

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”。

2000年9月18日,欧洲核子研究中心宣布他们已经成功制造出约5万个低能状态的反氢原子,这是人类首次在实验室条件下制造出大批量的反物质。

因为物质与反物质的湮灭时带来最大的能源效率,且所以一直有人研究其作为新能源的可行性,主要用于在太空很难补给燃料的航天用,甚至作为反物质武器。

但是由于目前人为制造反物质的方式,是由加速粒子打击固定靶产生反粒子,再减速合成的。此过程所需要的能量远大于湮灭作用所放出的能量,且生成反物质的速率极低,因此尚不具有经济价值。生产一千亿分之一克的反物质,需要耗资近60亿美元!

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。阿尔法磁谱仪是专门设计用来寻找宇宙中的反物质及暗物质的仪器。然而这次飞行并没有发现反物质,但采集了宇宙中各种同位素的相对精度和高能光子大量富有价值的数据。

阿尔法磁谱仪(Alpha Magnetic Spectrometer,缩写:AMS)是一个计划安装于国际空间站上的粒子物理试验设备,最初由麻省理工大学的华裔物理学家、诺贝尔物理学奖获得者丁肇中提议。阿尔法磁谱仪将依靠一个巨大的超导磁铁及六个超高精确度的探测器来完成它搜索的使命。

AMS是诺贝尔物理奖得主丁肇中教授领导的人类跨世纪大型国际合作科学实验项目,计有美国、中国、俄罗斯等10多个国家和地区37个科研机构参加。中国承担AMS最关键部件棗永磁体系统的研制,永磁体系统的结构部分由中国运载火箭技术研究院(CALT)承担;永磁部分由中国科学院电工研究所承制。总体设计部负责AMS主结构的设计、分析和试验。

新一代的磁谱仪AMS-02计划在2008年底前完成组装,自日内瓦运达美国肯尼迪航天中心。这个粒子物理的实验将在国际空间站(ISS)得主构架上被放置三年,远离大气层以保证不受干扰,并充分利用国际空间站上的系统来采集数据。原计划阿尔法磁谱仪由NASA的航天飞机送入太空。但由于航天飞机近年来事故的影响,现在已计划的飞行中没有确定发射阿尔法磁谱仪的任务。

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