简单来讲，核聚变就是较轻的原子核聚合成较重的原子核，在此过程中，生成的“新原子核”的质量，会比原来参与反应的原子核的总质量轻一点，而这些亏损的质量，则会以能量的形式被释放出来，这可以通过爱因斯坦提出的质能方程“E = mc^2”来进行描述。
图片
正如我们所知，质能方程中“c”代表的是光速，这是一个很大的数字，所以即使是一点点质量，乘以光速的平方，得到的能量也是非常可观的，所以核聚变也被我们视为是一种非常强大的能源。
然而核聚变过程中的质量亏损，其实并没有我们想象中的那么多，即使质能转换率相对较高的氢核聚变，其亏损的质量也只占参与反应总质量的大约0.7%。
那么，有没有比核聚变的质能转换率更高的能源呢？答案是肯定的，实际上，早在上个世纪，科学家就已经发现，宇宙中有一种奇特的物质——反物质，它们能与我们常见的普通物质发生湮灭，在此过程中，所有参与反应的质量都将转化为能量。
图片
也就是说，反物质所引发的这种湮灭过程，其质能转换率是100%（大约是氢核聚变的143倍），毫不夸张地讲，如此高的质能转换率，使得核聚变在它面前就是渣渣。由于这已经达到了理论上的极限，反物质也被认为是宇宙中的终极能源，那么，它是怎么被发现的呢？
实际上，反物质的存在最初只是理论上的推测，在1928年的时候，物理学家保罗·狄拉克提出了著名的“狄拉克方程”，这个方程可以同时满足量子力学和相对论的要求，从而解决了当时物理学中的一个大难题，即：如何将这两个理论结合起来，描述以极高速度运动的微观粒子的行为。
但是，这个方程在数学上出现了一个“怪异”的解：它预言了一种质量与电子相同，但电荷却与电子相反的粒子，一开始，狄拉克自己也对这个结果感到困惑，他甚至一度想将其解释成质子，但很快发现行不通，因为质子的质量比电子大得多，跟方程的预言完全不匹配。
图片
于是狄拉克大胆地提出了一个推测：宇宙中可能存在一种粒子，它们是电子的反粒子，由于它们与电子的状态相反，因此当它们与电子相遇时，双方就会相互湮灭，其质量则会以能量的形式释放出来。
狄拉克的这个推测，在当时可以说是非常超前的，很多人都对此表示怀疑。不过在4年之后，也就是1932年，物理学卡尔·安德森在利用带有强磁场的“云室”研究宇宙射线的过程中，观测到一种与电子质量相当，但带正电荷的粒子轨迹。
通过对其在磁场中的偏转方向、曲率半径和径迹特征的精确分析，安德森确定了该粒子正是狄拉克所预言的粒子，并将其称为正电子。
图片
值得一提的是，早在1930年的时候，物理学家赵忠尧就在γ射线散射实验中发现了一些反常现象，这些现象后来被证实是电子和正电子湮灭过程造成的，但是当时人们并没有意识到。
尽管狄拉克方程成功预言了正电子的存在，但其原始理论在处理负能态、电荷守恒以及多粒子系统等方面仍存在诸多不严密之处。因此，包括狄拉克本人在内的众多理论物理学家，随后致力于对该模型的优化和完善，经过不断发展，最终促成了量子场论的建立。
简单来讲，量子场论将粒子视为量子场的激发态，并系统性地解决了正反粒子对的产生与湮灭等问题。该理论框架下，自然界中每一种粒子都对应着一种反粒子，其存在并非偶然，而是源于量子场的对称性结构，在特定条件下，足够高的能量可以产生正反粒子对，例如电子与正电子，质子与反质子，中子与反中子等。
而这也就意味着，从理论上来讲，我们可以通过人工来制造反物质，怎么制造呢？一个可行的方法就是利用粒子加速器。
图片
其原理简单来讲就是，把普通粒子加速到接近光速，然后让它们去撞击目标靶。在猛烈的撞击中，能量会在极小的空间尺度内集中释放，形成瞬时极高的温度与压强，在这种极端条件下，部分能量就有可能转化为等量的粒子与反粒子，然后再通过磁场和电场将反粒子从其他次级粒子中分离出来，进而实现反物质的识别与收集。
正是通过这样的方法，科学家们在1955年和1956年分别制造出了反质子和反中子，并在1995年的时候首次合成出了反氢原子。
那么问题就来了，既然我们人类已具备了制造反物质的能力，为什么不将其应用起来呢？其实最主要的原因就是，产量实在是太少了。具体有多少呢？这样说吧，迄今为止，人类制造出的反物质的总质量只有10多纳克（1纳克 = 0.000000001克），其蕴含的能量甚至还不足以将一杯水烧开。
图片
除此之外，由于反物质一旦与普通物质发生接触即会发生湮灭反应，因此其储存必须在完全避免物质接触的条件下进行。当前，科学家主要依赖电磁约束系统在超高真空环境中对带电反粒子进行空间悬浮控制，使其避免与任何实物接触，然而这种约束方式却难以实现稳定、长时间的储存。
所以尽管反物质堪称是已知宇宙中的终极能源，以至于核聚变在它面前就是渣渣，但由于科技水平的限制，我们在未来的很长一段时间里，都无法将其作为能源来使用。
本站仅提供存储服务，所有内容均由用户发布，如发现有害或侵权内容，请点击举报。配资正规网上股票配资提示：文章来自网络，不代表本站观点。
- 上一篇：炒股配资平台开户本届艺术节由朝阳市委、市政府主办
- 下一篇：没有了
