反物质发动机

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反粒子

 反粒子-内部结构模型图 反粒子-内部结构模型图,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。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。由反原子构成的物质就是反物质。当你照镜子时,镜中的那个你如果真的存在,并出现在你面前,会怎么样呢?科学家们已经考虑过这个问题,他们把镜中那个你叫做“反你”。科学家想象很远的地方有个和我们的世界很像的世界,它将是一个由反恒星、反房子、反食物等所有的反物质构成的反世界。反物质正是一般物质的对立面,而一般物质就是构成宇宙的主要部分

  

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,由一个带正电的正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。

 

美国宇航局前瞻研究所(NASA Institute for Advanced Concept)拨款资助斯蒂夫·哈威进行的一项研究,研究目的是研制实现

星际航行的反物质发动机

。哈威提出的反物质发动机构思现在看来简直是幻想,但哈威的目标是设计出一种小型发动机,它能在比较短的时间内使航天飞船加速到极高速度:仅在4个月内加速到116公里/秒。相比较而言,Voyager 1太空探测器在几十年的太空飞行中总共才加速到17.4公里/秒。

  发动机体积小是反物质发动机的一个重要优点,因此,不必建造巨大而笨重的航天飞船。初看上去,哈威提出的“反物质帆”与众所周知的“太阳帆”方案相类似,但是为了足够快地加速飞船,“太阳帆”必需拥有几英里的尺寸。而哈威提出的“反物质帆”不会超过5米,而且“自身”就是“风力”。反物质发动机的主要构思在于,从飞船舱内的某个容器内释放反物质,并“冲击”太阳帆,粒子与反粒子的碰撞将会引起湮灭的微量爆炸。同样,将会与涂覆在帆上的铀-235薄层发生反应,结果在帆上将再次发生作用,并在原子核分裂作用过程中释放出能量。换言之,即释放出小功率核爆炸的能量。

现在的主要问题是,如何产生必需数量的反物质和将它们储存在什么地方。普通的燃料罐不适合储存反物质。哈威仔细研究了两种可能性,第一种方法是将磁化反质子储存在冷凝的氢中;第二种方法是使反质子和正电子(反电子)形成反氢原子,反氢原子可以保存在收集器内。

 

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