反物质武器的影响导论
但事实是,人类已经能够制造反物质,湮灭不会产生辐射和污染,所以反物质炸弹会绕过《全面禁止核试验条约》,拥有它的国家可以在局部冲突中随意使用这种超级炸弹,威力是原子弹的10000倍。
电影,游戏,还是现实?
《天使与魔鬼》,一部很差的商业片,有一个很贴切的名字。没错,影片的真正主角不是汤姆·汉克斯或伊万·麦克格雷格,而是一颗被称为“人造太阳”的超级炸弹,其威力远超核聚变——反物质。这种超出人类想象的能量对世界的未来意味着什么?天使和魔鬼!
影片将一种神秘的反物质武器恐怖地暴露在公众面前。事实上,天使与魔鬼并不是这个神秘武器的第一次展示。几年前,在电脑游戏《红色警戒3》的盟军武器栏选项中,有一种特殊的武器——质子冲击枪,是游戏玩家的最爱。媒体的炒作正在逐渐剥离反物质的神秘。
然而,真正让反物质武器成为各国军方关注焦点的,是美军设计的一种计算机推演。它不是游戏,也不是电影,而是未来一场完全可能的战争的预演。这场代号为“反物质攻击-2008”的计算机模拟演习不是新闻,但早已成为热门话题:201X年,一名(美国)特工潜入敌国总参谋部,随身携带一枚微型反物质定时炸弹,放在厕所里,撤离后引爆。这座军事建筑及其附属建筑很快就倒塌了。随后,另一枚反物质脉冲炸弹在该国电力和通信网络上空引爆,一个国家的军事和社会活动完全瘫痪...五角大楼的将军们观察后惊呼:“几克反物质炸弹就能毁灭整个地球!”
有些人对此并不认同,认为这是美国为了在经济危机中巩固其世界霸权而欺骗世界的惯用伎俩。然而,毫无疑问,科学家们正在试图通过世界各地的粒子加速器的高能碰撞来制造反物质。这种新型炸弹“杀死”一座城市将不再是神话,也没有任何迹象或警告。不明真相的人无法对这样的灾难做出合理且令人信服的解释。如果这个城市是国家的首都,那就意味着整个国家的现代战争能力将被轻易的完全摧毁。
美国国防部下属有一个名为国防高技术研究计划局(DARPA)的高级秘密组织,主要负责研发未来要使用的各种新型武器。这个组织的实验室研发新概念武器,将颠覆所有人对大规模杀伤性武器的想象,有一系列神秘而耀眼的名字,比如等离子武器、太阳能武器、基因武器、气象武器、地震武器等。上一篇文章中提到的最凶猛的“杀手”,在美国空军下属的一个研究所取得了“重大突破”,这种原本游离于梦想之外、类似于宗教传说的武器也因此在现实中成为了可能。
“湮灭”
像许多未来的武器一样,反物质的概念必须深入到看不见的粒子中。
我们把自然界中的各种宏观物体归结为微观的起源,它们都是由质子、中子和电子组成的。1928年,英国剑桥大学教授保罗·狄拉克通过数学计算提出电子有两种形式。除了带负电的电子,还有带正电的电子。带负电荷的电子称为正电子,带正电荷的电子称为反电子。当时人们不以为然,但两年后,狄拉克的理论被科学实验证明是正确的,这是人们认识反物质的第一步。20世纪50年代,随着反质子和反中子的发现,人们开始清楚地认识到自然界中任何基本粒子都有相应的反粒子。
在粒子物理学中,反物质是反粒子概念的延伸,反物质由反粒子组成,就像普通物质由普通粒子组成一样。爱因斯坦的狭义相对论告诉我们,质量和能量是等价的。所以世间万物都有“同性相斥,异性相吸”的性质。反物质也是如此。一旦遇到正物质,就会“迅速结合,相互湮灭”。这种“湮灭”不是正负物质的消失,而是它们的质量全部释放为能量。根据爱因斯坦质能关系E=mc2,人们可以计算出释放的能量:1毫克反物质湮灭释放的能量达到18亿焦耳,是普通炸药的10亿倍,比原子弹、氢弹威力大得多。
那么,在反物质武器“湮灭”的那一刻,我们能看到怎样的图景?恐怕人类已经看到了。1908年6月30日凌晨,俄罗斯帝国西伯利亚通古斯地区的森林中突然发生了史无前例的爆炸。其威力相当于1000颗原子弹爆炸,数百平方公里内的城镇和森林瞬间被摧毁。由于没有更合理的解释,人们推测罪魁祸首很可能是来自外太空的反物质陨石,它在通古斯卡河上空与正物质结合释放出大量能量,引发了一场灾难。
粒子对撞机和空间搜索
在我们能观测到的宇宙范围内,反物质至今没有被发现,也就是说,自然界中无法发现反物质。那么,要想得到反物质,只能在实验室里人工制造,或者在太空中寻找。
可以肯定的是,以人类目前的技术,瞬间存在的反物质已经可以制造出来了。1996 65438+10月,欧洲科学家利用粒子对撞机获得了9个反氢原子,但它们在十亿分之三秒后分散成了反质子和反电子,但这仍然表明人类已经能够制造出反物质。人造反粒子往往不稳定,开发成本高得令人望而却步。据估计,提取每1000亿克需要60亿美元。由于技术难度大,欧美各大武器公司寻求联合研发反物质武器。即便如此,由于资金消耗巨大,效果甚微,反对声一直不绝于耳,相关实验暂停的传言也时有所闻。当然,实际上美国从来没有真正停止过反物质武器的研发。
那么外太空有现实的反物质供人类使用吗?1979年,美国科学家将一个60层楼高的巨大气球放在离地35公里的高空。气球携带了许多非常灵敏的探测仪器。结果它在高空猎杀了28个反质子。这是首次在地球之外发现反物质。理论上,浩瀚的宇宙中有无数的高速粒子,就像一个天然的加速器,可以在地球轨道或月球上建造一个大型的收集装置,接收太空中的反物质,大大增加产量。然而,在宇宙中寻找反物质并不容易。首先,我不知道它在哪里。其次,必须使用先进的粒子物理传感器。这些仪器大多过于庞大,将其安装在天基平台上将带来巨大的技术挑战,并耗费天文数字的资金。
虽然很难,但神秘的太空确实能给人类无限的希望。例如,1997年4月,美国天文学家宣布,他们在银河系上方约3500光年处发现了一个持续喷射反物质的反物质源,其喷射的反物质形成了高达2940光年的反物质喷泉。
美籍华裔科学家、诺贝尔奖得主丁肇中教授是反物质研究方面的专家。他领导的国际空间反物质探索计划,有来自美国、中国、俄罗斯等10多个国家(地区)的37个科研机构参与。1998年6月2日,美国发现号航天飞机搭载阿尔法磁谱仪发射升空。这次飞行的目的是寻找并捕获宇宙中的反物质。阿尔法磁谱仪是一种专门为寻找宇宙中的反物质而设计的仪器,它依靠一个巨大的超导磁体和六个超高精度的探测器来执行任务。虽然这次飞行没有任何收获,但它收集了许多有价值的数据。并且在2008年组装了新的“阿尔法”磁谱仪,等待随飞船发射,继续寻找反物质。
一个装有撒旦的盒子。
反物质的稳定储存也是一个大问题。在欧洲,实验发现反物质在磁场的作用下可以保存下来。于是科学家们尝试用磁场“陷阱”来束缚反粒子,即在高速原子核与质子碰撞产生反质子后,用减速器将其速度降低到光速的十分之一,然后用一个高能磁场作为“陷阱”来束缚它们,再依靠一个电场来进一步降低它们的速度。另一方面,科学家也试图利用电磁场“陷阱”来减缓放射性衰变收集的正电子。最后,减速的负质子和正电子在电磁场“陷阱”中结合,形成相对稳定的反氢原子。但这种方法只能存储1亿个反电子,需要6.023 x 10 23个反电子和相同数量的反质子才能制造1克反氢原子。显然,目前的成果还远远不够。
专家指出,反物质与普通物质不同,必须受到强磁场能量的束缚。然而,强大而不间断的磁场能量不仅需要更加先进可靠的设备,还需要强大的电能来维持。因为反物质威力太大,必须100%安全才能武器化应用,所以存储的技术风险变得非常大。一旦失控,可能毁掉的不仅仅是用户自己,而是一切。因此,反物质的储存将成为其未来大规模使用的最大障碍。
世界追求“人造太阳”
这样看来,反物质武器似乎只是一个遥远的梦想,反对者嘲笑它是纸老虎,一种“意识形态武器”,永远停留在新概念的范畴。最具代表性的观点来自美国哈佛大学粒子物理学家弗兰克·克洛斯(Frank Close)。他甚至悲观地认为,人类还需要几十亿年才能制造出可用的反物质。真的是这样吗?
反物质巨大的军事应用潜力仍然强烈吸引着美国军界。五角大楼投入巨资进行研发,美国空军正在进行一项名为“革命炸药”的反物质武器开发计划,该计划由洛斯阿拉莫斯和劳伦斯·利弗莫尔核武器研究所、费米研究所等多家单位实施。通过不懈的努力,科学家的想法正逐渐接近现实。
1995年,世界上第一个反物质研究工厂,瑞士日内瓦的CERN,制造出了第一个反氢原子。在全球9个研究所39名科学家的共同努力下,到2002年底已经制造出约5万个反氢原子,这是人类首次在实验室条件下制造出大量反物质。诚然,这种所谓的“量产”离可用量还很远。
但是,人类技术进步的潜力和速度,总会在不同的时期让弗兰克·克洛斯这样的科学家大吃一惊。大型强子对撞机(LHC)于2008年9月10开始试运行,是世界上最大的粒子加速器设施。全球85个国家有很多大学和研究机构,8000多名物理学家参与其中。同样在这个月,美国格林空军基地革命弹药研究小组负责人、物理学家肯尼斯·爱德华兹(Kenneth Edwards)在五角大楼向军方报告了他的进展,称“在反物质武器的研究方面取得了重大突破”,即“有效储存反物质的容器”已经研制成功,并在现场通过计算机模拟。鉴于爱德华兹在反物质开发方面的开创性贡献,人们戏称他为“打开魔瓶”同年,劳伦斯·利弗莫尔国家实验室宣布,他们用激光拍摄了图钉大小的黄金样本,创造了数十亿个反物质粒子。据《自然》杂志报道,美国军方的科学家还发明了一种生产反物质的新方法,将生产百万分之一克反物质的成本从6543.8+0亿美元降至6543.8+0亿美元。
现在,美国在通过实验室获取反物质和用激光技术实现反物质存储——这两个制约反物质武器发展的瓶颈上取得了重大突破,这意味着美国向武器级反物质的实战化迈出了最关键的一步。
由于耗资巨大(肯定比JSF计划大得多),西方国家在反物质研究中采取了国际合作的模式。欧洲核研究组织中法国、意大利、英国等国的科学家与美国合作,在相关项目中承担了大量研究工作。俄罗斯在“氢弹之父”萨哈罗夫的带领下,于20世纪50年代从苏联开始研制反物质武器。俄罗斯也通过卫星在太空实验反物质武器,据说也取得了“重大进展”。
面对未来这种战略性科技话语权的大国竞争,中国必须做出回应。中国反物质研究所成立于20世纪80年代初,由世界著名的核物理学家、反物质的发现者赵忠尧担任技术顾问。在西方,赵被称为“中国反物质武器之父”。但赵老于1998年去世,享年96岁。因为事关国家安全,我们不可能得到中国反物质武器的详细信息,只能从相关新闻管道中一窥端倪。
1984年,国务院批准8312项目,即建设正负电子对撞机。2009年7月,十五期间的重大科学工程,总投资6.4亿元的北京正负电子对撞机改造工程升级,将我国的对撞机和谱仪技术推向国际前沿,是我国高能物理发展领域的重大里程碑式成就。
是星际旅行还是毁灭?
1983期间,美国兰德公司斥资200万美元,为美国空军进行了生产和使用反质子的可行性研究。因此,反物质有四种军事用途:一是用作超高速火箭的推进燃料;二是用作轨道等领域军用空间站的超小型超轻能量发生器;三是用于启动各种核弹;4.用作聚能速度武器(指与粒子束武器结合)。
反物质还可以用来制造火箭、宇宙飞船、宇宙飞船等的超级燃料。英国著名物理学家斯蒂芬·霍金在接受媒体采访时表示,“人类将离开太阳系去寻找其他可行的星球,反物质能量将是星际旅行中飞船的主要驱动力。”一克反物质产生的能量足够驱动23架航天飞机。这可以从根本上改变能源供应的模式,将是一场能源革命。
美国国家航空航天局正在研究的反物质飞船预计将在15年生产反物质发动机的原型,它将由正电子提供燃料。再过几十年,就会造出反物质飞船,只需要几十毫克的正电子,但速度比核动力飞船快一倍,六周内就能到达火星。也有可能将人类引入之前从未涉足过太空的领域,比如木星之旅,甚至远远超越“太阳驻点”(太阳辐射所能到达的最远点)。反物质作为太空探索与和平利用的无限能源,必将造福人类的未来;然而,巨大能量的瞬间释放所带来的诱惑,也可能毁灭人类本身。军事专家预测,未来的反物质武器将具有前所未有的破坏力。一旦研制成功,今天所有的热核武器都将黯然失色,人类将面临新的更大的灾难。
据俄罗斯《科学》网站报道,美军现在正在秘密研制一种以反物质为弹药的“质子炸弹”,并在这方面投入了大量资金。反物质炸弹很容易引爆。它们不需要像原子弹那样达到临界质量,也不需要像氢弹那样有很高的爆炸点火温度。此外,由于质量全部转化为能量释放,反物质炸弹爆炸时不会有残留物,因此不会产生辐射或污染,是一种“清洁”的大规模杀伤性武器。这一特性使反物质炸弹能够绕过《全面禁止核试验条约》的限制,美军据此将反物质武器归类为常规武器。那意味着未来美军可以在常规战争或者局部冲突中随意使用。反物质武器的威力是原子弹的1000倍,它将完全取代现有的辐射核武器,成为“第四代核武器”。