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NASA开发仅需数十毫克燃料的反物质飞船

[ 2006-04-20 11:11 ]

 

仍然面临巨大的技术挑战

  科学家成功研制正电子动力飞船所面临的第一个技术挑战是,制造正电子的成本过高。由于会对正常物质产生令人难以想象的影响,反物质数量并不多。在太空,反物质是由称为宇宙射线的高速粒子碰撞所产生的。而在地球上,反物质则是在高能粒子对撞机中生成的,这种机器能将原子碾碎。高能粒子对撞机通常用于发现宇宙基本运作方式,但它们也可用作“反物质加工厂”。史密斯博士说:“据粗略估计,利用目前正在开发的技术生产10毫克用于载人火星探测任务的正电子,大约需要投入2.5亿美元。”

  上述成本似乎看上去比较高昂,但我们必须考虑到发射一枚更重的化学火箭所花费的额外成本(目前火箭发射成本为每磅1万美元)以及为核反应堆提供燃料及维护其安全的成本。史密斯博士说:“鉴于发展核技术所取得的经验,我们估计通过更多研究,正电子生产成本完全可以降下来,这种估计合情合理。”

  科学家面临的另一挑战是如何在狭小的空间里储存足够多的正电子。因为正电子能湮灭普通物质,科学家不能将它们存放在瓶中。相反,它们必须借助电场和磁场加以保存。史密斯博士说:“我们确信,随着研发项目的不断深入,这些挑战将会一一被克服。”如果一切如愿的话,我们也许会看到,首批登上火星宇航员所乘飞船的燃料与科幻小说中为星际飞船周游太空所用的燃料相同。(杨孝文 任秋凌)

名词解释:什么是反物质

  反物质就是由反粒子组成的物质。所有的粒子都有反粒子,这些反粒子的特点是其质量、寿命、自旋、同位旋与相应的粒子相同,但电荷、重子数、轻子数、奇异数等量子数与之相反。

  例如,氢原子由一个带负电的电子和一个带正电的质子构成,反氢原子则与它正好相反,由一个带正电的电子和一个带负电的反质子构成。物质和反物质相遇后会湮灭,释放出大量能量。

  科学家认为,制造出大量反氢原子,有助于验证CPT守恒假设的正确性和宇宙标准模型的普适性。如果发现反氢原子与氢原子在物理规律上并不完全对等,将给物理学和宇宙学的一些基础问题带来非常重要的新启发。例如宇宙大爆炸理论认为,宇宙诞生时,从虚无中产生了相等数量的物质和反物质。但人们观察到的宇宙中,物质显然占绝对的主导地位。对反氢原子的研究,可能有助于解开这个疑点。

(来源:新浪科技/科技日报)


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