世界上最昂貴的東西

危險與破壞性并存，只要一丁點(diǎn)就能毀滅世界，用它制造的推進(jìn)器可以完成質(zhì)的飛躍。

湮滅和大爆炸，這便是反物質(zhì)在大多數(shù)人心目中的樣子，或者說在早期因?yàn)楦鞣N各樣的傳播讓反物質(zhì)一度封神。

反物質(zhì)確實(shí)蘊(yùn)含著極大的能量，但也沒有我們所認(rèn)為的那樣過分夸張。

相比之下，它的價格才是真正令人感到吃驚的。

目前來講，一克反物質(zhì)的價格大約在62.5萬億美元，是迄今為止地球上最昂貴的物質(zhì)。

反物質(zhì)之所以如此昂貴的原因在于自然界中幾乎不能“捕捉”到它們，與其他人工制造的物質(zhì)不同，反物質(zhì)的捕獲的目的和科學(xué)大大增加了它的生產(chǎn)成本。

那么。什么是反物質(zhì)呢?

在現(xiàn)代物理學(xué)中，反物質(zhì)被定義為由“普通”物質(zhì)中相應(yīng)粒子的反粒子組成的物質(zhì)。

例如粒子加速器每天都會產(chǎn)生微量的反粒子，人工總產(chǎn)量只有幾納克。

另外在宇宙中，宇宙射線碰撞和某些類型的放射性衰變等自然過程中也會產(chǎn)生反物質(zhì)。

因此從這一角度來看，反物質(zhì)并不是一個局限在物質(zhì)本身的概念。

眾多反粒子中只有一小部分能夠被成功地束縛在實(shí)驗(yàn)中形成反原子，由于極高的生產(chǎn)成本和處理難度，這使得人類迄今為止還從來沒有實(shí)現(xiàn)出宏觀數(shù)量的反物質(zhì)。

如今我們都知道構(gòu)成物質(zhì)的基本粒子是質(zhì)子、電子和中子，這在1930年時，英國物理學(xué)家保羅·狄拉克也提出了對電子的類似描述，他預(yù)言了電子的反粒子應(yīng)該是存在的。

當(dāng)時他寫了一個方程式，并結(jié)合了量子理論和狹義相對論來描述電子以相對論速度運(yùn)動的行為。

后來這個方程讓他獲得了1933年的諾貝爾獎，狄拉克方程將其解釋為對于每個粒子存在一個對應(yīng)的反粒子，與該粒子完全匹配，但電荷相反。

后來人們發(fā)現(xiàn)其他基本原子粒子也有反物質(zhì)對應(yīng)物，即反質(zhì)子和反中子。

當(dāng)一個粒子和它的反物質(zhì)對應(yīng)物相遇時，便會發(fā)生湮滅。

這意味著兩個粒子會消失，它們的質(zhì)量會根據(jù)愛因斯坦著名的質(zhì)能等價方程發(fā)生變化。

這意味著即使少量的質(zhì)量也能夠轉(zhuǎn)化為大量的能量，科學(xué)家經(jīng)過計(jì)算分析。

反物質(zhì)在湮滅過程中產(chǎn)生的能量比三硝基甲苯這類的化學(xué)爆炸威力高出100000000000倍，比核彈爆炸強(qiáng)出10000倍。

這或許是反物質(zhì)在人們心中留下的最深刻的印象，當(dāng)然，反物質(zhì)還遠(yuǎn)不止這些作用。

科學(xué)研究證明，可觀測宇宙幾乎完全由普通物質(zhì)組成，而不是物質(zhì)和反物質(zhì)的等量混合。

同樣，從地球上觀察到的大多數(shù)物質(zhì)似乎都是由物質(zhì)而不是反物質(zhì)組成。

如果才能存在以反物質(zhì)為主的空間區(qū)域，那么沿著物質(zhì)和反物質(zhì)區(qū)域之間的邊界所產(chǎn)生的湮滅反應(yīng)帶來的伽馬射線應(yīng)該是能監(jiān)測出來的。

正如我們前面所說，宇宙中的高能粒子碰撞不管在哪里，它都會產(chǎn)生反粒子。

撞擊在地球大氣層或太陽系中的任何其他物質(zhì)的高能宇宙射線，它們產(chǎn)生的粒子射流也會產(chǎn)生微量的反粒子。

不過這些反粒子存在的時間極短，反粒子會與附近物質(zhì)接觸由此立即湮滅。

對于天文學(xué)家來講，反粒子活動可以反映在宇宙中存在的高能天體時間，主要是相對論噴流與星際介質(zhì)兩個方面。

歐洲航天局利用伽馬射線天體物理實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星對銀河系中心進(jìn)行觀察，由此可以解釋圍繞銀河系中心的巨大反物質(zhì)云的起源。

而觀測結(jié)果表明，云是不對成的，X射線雙星的模式互相匹配。

當(dāng)其主要位于銀河系中心的一側(cè)時，反物質(zhì)云會獲得恒星殘骸留下的動能。

要想在人工環(huán)境下創(chuàng)造反物質(zhì)也不是不行，科學(xué)家為了創(chuàng)造真正的反物質(zhì)，他們將目光專注在最簡單的物質(zhì)形式氫中。

氫原子的組成十分簡單，僅有一個電子和一個質(zhì)子組成，這意味著它的反物質(zhì)也會同樣簡單。

反氫由反質(zhì)子和正電子組成，正電子被反質(zhì)子吸引。

世界上第一個反氫在1995年創(chuàng)造于歐洲核子研究組織，科學(xué)家利用超級對撞機(jī)通過對反質(zhì)子和氙原子碰撞制造得出。

這種碰撞會產(chǎn)生一個正電子，它會被另一個反質(zhì)子電吸引，隨即形成反氫。

不過可惜的是，反物質(zhì)粒子的存在時間極短，湮滅過程非常迅速，然后釋放能量，幾百萬分之一秒就會消失不見。

正因如此，科學(xué)家一直在尋求一個方式來穩(wěn)定反物質(zhì)粒子。

保留反粒子的關(guān)鍵在于減慢反粒子的速度來防止它們發(fā)生碰撞，理論上可以通過一個比絕對零度高半度的瓶子把反物質(zhì)裝進(jìn)去，由此實(shí)現(xiàn)反物質(zhì)保存。

截止2011年，科學(xué)家通過這種方法將反氫保留了15分鐘。

值得一提的是，反物質(zhì)并不像我們想象中的那樣神秘，它同樣也存在于我們的生活中。

自然界中盡管不存在穩(wěn)定的反物質(zhì)，但是會有一些反物質(zhì)源。例如我們平時所吃的香蕉，它們也會釋放反物質(zhì)。

香蕉大約每75分鐘便會釋放一個正電子，這相當(dāng)于一個電子的反物質(zhì)。

這是因?yàn)橄憬吨泻猩倭康?strong>鉀40，作為鉀的同位素，隨著鉀40的衰變，因此香蕉會在這一過程中釋放一個正電子。

另外，人體內(nèi)也有鉀40，但為啥人卻不會產(chǎn)生湮滅或者說大量的能量釋放?

事實(shí)上人類雖然能夠發(fā)射正電子，但是人類自身產(chǎn)出的反物質(zhì)極少。

如果將人一生中釋放的反物質(zhì)全部進(jìn)行湮滅，它所產(chǎn)生的能量都不足以加熱一杯水。

反物質(zhì)在今天之所以如此昂貴，除了制造它十分麻煩外，要想保存它也非常不易，即使只有那么微小的一點(diǎn)。

理論上，制造1克反物質(zhì)大約需要2500萬千瓦時的能量，而這將花費(fèi)100億美元。

例如費(fèi)米實(shí)驗(yàn)室中的粒子加速器，由它所產(chǎn)生的所有反質(zhì)子加起來只有15納克，另外在歐洲的一些大型地下粒子研究實(shí)驗(yàn)室就更少了，它們所制造的反物質(zhì)重量只有1納克。

根據(jù)歐洲核子研究中心的說法，反物質(zhì)僅是制造十億分之一克就需要上億克的能量，而制造反物質(zhì)的花費(fèi)在每克62.5萬億美元的樣子。

除了科學(xué)用途，反物質(zhì)在未來的應(yīng)用前景十分廣闊。

在醫(yī)療中，反物質(zhì)可以幫助醫(yī)療設(shè)備進(jìn)行醫(yī)學(xué)成像。

比如正電子發(fā)射斷層掃面，簡稱PET。通過β衰變，核素發(fā)射正電子導(dǎo)致自身失去多余的正電荷。

帶有過剩正電荷的核素可以輕易在回旋加速器中制造，并被廣泛應(yīng)用在醫(yī)療中。

目前醫(yī)學(xué)界已經(jīng)證明在治療某些癌癥的手段中，反物質(zhì)治療具備一定的醫(yī)學(xué)潛力。

當(dāng)然還有最激動人心的一部分就是星際旅行了，通過物質(zhì)與反物質(zhì)的碰撞帶來的能量發(fā)射，粒子的全部靜止質(zhì)量將全部轉(zhuǎn)化為動能。

每個單位質(zhì)量的能量大約比化學(xué)能大10個數(shù)量級，而在今天使用的核能只在3個數(shù)量級。

科學(xué)經(jīng)過計(jì)算分析表明，如果反物質(zhì)火箭能夠制造出來，它的速度能夠達(dá)到光速的72%左右。

但并不是所有湮滅能量都能為推進(jìn)技術(shù)帶來改進(jìn)。

另外在質(zhì)子和反質(zhì)子之間的反應(yīng)中，它們的能量會立即衰變成高能光子。

電子與正電子反映產(chǎn)生的伽馬射線光子很難將其通過引導(dǎo)用于推進(jìn)，目前的研究仍在理論探索中。

湮滅還是創(chuàng)造，這是反物質(zhì)將給科學(xué)家?guī)サ乃伎?/strong>。