※ 本文為 layzer 轉寄自 ptt.cc 更新時間: 2015-08-26 08:23:34
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作者 標題 Re: [問卦] 反物質火箭的理論基礎
時間 Sat Jul 25 16:37:21 2015
※ 引述《YESGOTO (肉粽)》之銘言:
: 在粒子物理學裡,反物質(英語:antimatter)
: 是反粒子概念的延伸,反物質是由反粒子構成的,如同普通物質是由普通粒子所構成的。
: 例如一顆反質子和一顆反電子〈正電子〉能形成一個反氫原子
: 如同電子和質子形成一般物質的氫原子。
: 反物質無法在自然界找到,除非是在稍縱即逝的少量存在
: (例如因放射衰變或宇宙射線等現象)。
: 因為物質與反物質的湮滅時質量可完全轉換成能量,帶來最大的能源效率,且單位產量是
: 核能的千百倍或常規燃料的億兆倍,所以一直有人研究其作為新能源的可行性,主要用於
: 很難補給燃料的航天用,甚至作為反物質武器。
: 有沒有物理系的來解釋一下
舊文重po,關於反物質(Anti-matter)...。
先假設大家國中理化都還記得,都還知道原子是由帶電的次原子粒子構成。
1930年,科學家發現,每一個粒子都有一個反粒子存在(如同雙胞胎一樣);第一顆
被發現的反粒子是反電子,它除了本身是帶正電荷,其餘的行為都跟電子(帶負電荷)
一模一樣。
1955年,加州大學柏克萊分校成功製造出反質子,果不其然,它的行為跟質子也是
一模一樣,差別在於帶有負電荷。
所以科學家就在想,那是不是意味著反原子也可以做的出來?
說明:
原 子:電子繞著質子運行
反原子:正電子繞著反質子運行
理論上來說,既然可以有反原子,那麼反串、反原素、反人、反地球、反清復明甚至是
反宇宙都是有可能存在的!
目前在實驗室經由粒子加速器可以製造出微量的反氫(Anti-Hydrogen)
再來談談大家比較有興趣的反物質炸彈。
在電影達文西密碼之前傳:《天使與魔鬼》中,有個激進份子密謀用反物質炸彈將
梵諦岡炸個粉碎;他們知道物質與反物質接觸時會引發超級巨大的爆炸,威力不是boyo哥
的瓦斯或是上一篇提到的原子彈威力可以比擬。
(物質與反物質接觸會產生102萬電子伏特的γ射線!)
可惜的是,反物質炸彈是純屬虛構,雖然反物質是真正存在。
反物質的年產量約,10^-9~ 10^-8克(十億分之一克~一億分之一克。)
如果要生產一公克的反物質預計得花十萬兆美元,而且工廠要連續運作一億年!
比血汗工廠還要血汗啊!
更諷刺的是,若將世界上所有的實驗室產出的反物質全部加起來,再用物質破壞,產生
的能量只夠讓一顆燈泡亮個幾分鐘。
註:
七十年前,科學家作出的鈾反應堆產生的動力也是只能點亮一顆小燈泡,但在3年之後,
這玩意卻讓日本的長崎與廣島付出了慘重的代價
再來說到保存。
由於反物質一旦接觸物質會發生爆炸,所以它是不能放在一般容器,好比,你隨手拿個
馬克杯說要裝反物質,這無異是個自殺之舉!要怎麼保存呢?
方法之一就是將反物質『離子化』,再置入磁瓶中保存!
有位科學家叫史密斯(Gerald Smith),他研發了一種叫潘寧阱(Penning Trap)的東西,
重量約100公斤,其中大部份是液態氦與液態氮(低溫下,反質子的波長是內壁原子的
數倍,因此不會撞上內壁而自我毀滅),可以將一兆個反質子儲存在磁場中,
重量約100公斤,其中大部份是液態氦與液態氮(低溫下,反質子的波長是內壁原子的
數倍,因此不會撞上內壁而自我毀滅),可以將一兆個反質子儲存在磁場中,
但僅能存放五天。(補充一點,他是反物質引擎的提倡者之一。)
再給個簡單數據,在2008年,反物質的成本目前是每公克一千八百兆台幣,
約72兆份「營養午餐」,可以演出7,800,000場「夢想家」,90,000筆在多隆大人口中
有記錄的國民黨黨產。
最後,若以反物質作為燃料去推動太陽帆,離地球最近的半人馬座α星(4光年)大概
要17克!
既然實驗室不好做,那麼我們是否可以去宇宙中找反物質呢?
對於這個問題,如果科學家們去台灣的街上隨便捉個年輕人問,他會得到這個答案:
「是有多難找?我敢說那絕對比解決22K問題還簡單!」
以上。
參考書籍:
1.電影中的不可能物理學
2.wikipedia
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