世界上最昂貴東西是什么?想必大家都不一定能猜出來,就算名貴的珠寶或者豪車豪宅在它面前都變得一文不值了。既然如此昂貴,我們都會(huì)想這個(gè)東西肯定很難見到,其實(shí)不然,這個(gè)東西我們會(huì)經(jīng)常見到,它就是反物質(zhì),每一克的價(jià)值高達(dá)62.5萬億美元。不要幻想你能得到它,不然的話所有人都成了億萬富翁了。
什么是反物質(zhì)?
反物質(zhì)由與日常物質(zhì)粒子具有相同但相反特性的粒子組成,反物質(zhì)與普通物質(zhì)相同,只是它具有相反的電荷,是一種與正常物質(zhì)截然相反的不穩(wěn)定且充滿活力的物質(zhì)。舉個(gè)例子就完全明白了,比如:挖一個(gè)洞,然后用挖出的泥土造一座小山。洞和山具有相等但相反的特征——山中泥土的體積,以及移除泥土的洞的體積是完全相同的。正如我們所見,反物質(zhì)實(shí)際上是物質(zhì)的完美且完全相反的對(duì)應(yīng)物。
反物質(zhì)發(fā)現(xiàn)于二十世紀(jì)上半葉,一直受到大量科學(xué)研究和越來越雄心勃勃且昂貴的科學(xué)實(shí)驗(yàn)的影響。反物質(zhì)的全部奧秘圍繞著這樣一個(gè)事實(shí):盡管理論上被認(rèn)為是物質(zhì)的孿生兄弟,但反物質(zhì)在當(dāng)今宇宙中幾乎無處可尋。它是粒子物理學(xué)中最難以捉摸的想法之一,也是最賺錢的想法之一。

反物質(zhì)傳奇
反物質(zhì)有其悠久的歷史,幾乎與宇宙本身一樣古老。它就像羅密歐與朱麗葉一樣,兩人都注定要在第一次接觸時(shí)死去。它于 1928 年由保羅·狄拉克提出理論,而僅僅四年后,卡爾·安德森于1932年發(fā)現(xiàn)了第一個(gè)反物質(zhì)粒子。有趣的是,反物質(zhì)這個(gè)名字的創(chuàng)造時(shí)間要早得多,是在 1898 年亞瑟·舒斯特寫給英國(guó)科學(xué)雜志《自然》的兩封頗具推測(cè)性的信中提出的,比實(shí)際提出反物質(zhì)理論早了30年。更有趣的是,盡管反物質(zhì)這個(gè)詞存在,但狄拉克本人從未在他的理論中實(shí)際證實(shí)過,只是逐漸被接受和推廣。
物理學(xué)家推測(cè)反物質(zhì)的誕生數(shù)量驚人地與宇宙誕生時(shí)的物質(zhì)數(shù)量是相等的。數(shù)字計(jì)算表明,在宇宙誕生后不久,或者在所謂的大爆炸時(shí)代結(jié)束時(shí),誕生的物質(zhì)和反物質(zhì)粒子的數(shù)量之間存在極其微小的不平衡,每100億零1個(gè)粒子物質(zhì),100億個(gè)反物質(zhì)粒子確實(shí)出現(xiàn)了。
隨后發(fā)生的事情是最有趣的部分:大部分反物質(zhì)湮滅了大部分所產(chǎn)生的物質(zhì),由于物質(zhì)仍然存在,盡管數(shù)量無限小,但物質(zhì)最終還是占了上風(fēng)。這就是我們?nèi)绾紊钤诮裉炜捎^測(cè)宇宙中如此豐富的物質(zhì)的統(tǒng)治下。
自然出現(xiàn)
最常見的自然產(chǎn)生的反物質(zhì)實(shí)際上是亞原子粒子、正電子(反電子)和反中微子。正電子是在自然放射性過程中被稱為 β +衰變的特定事件中產(chǎn)生的,而反中微子也是在類似的自然放射性衰變過程中自然產(chǎn)生的。
少量反物質(zhì)不斷以宇宙射線的形式降落在地球上,宇宙射線是來自太空的高能粒子。這些反物質(zhì)粒子以每平方米不到1個(gè)到每平方米超過 100 個(gè)的速度到達(dá)我們的大氣層。科學(xué)家們還看到了雷暴上方反物質(zhì)產(chǎn)生的證據(jù)。

反物質(zhì)比你想象的更接近你。
除了上述的情況,其他反物質(zhì)源離我們更近,例如,香蕉會(huì)產(chǎn)生反物質(zhì),大約每75分鐘釋放一個(gè)正電子——相當(dāng)于一個(gè)電子的反物質(zhì)。發(fā)生這種情況是因?yàn)橄憬逗猩倭库?0,這是一種天然存在的鉀同位素。當(dāng)鉀40衰變時(shí),它偶爾會(huì)在此過程中吐出一個(gè)電子。
我們的身體還含有鉀40,這意味著正電子也會(huì)從您身上散發(fā)出來。反物質(zhì)與物質(zhì)接觸后立即湮滅,因此這些反物質(zhì)粒子的壽命非常短。
在實(shí)驗(yàn)室制造反物質(zhì)
同樣的反物質(zhì)粒子是在粒子加速器或核實(shí)驗(yàn)程序中人工產(chǎn)生的。有時(shí),人們通過薄金箔驅(qū)動(dòng)高能激光,而在其他情況下,高能亞原子碰撞會(huì)產(chǎn)生反物質(zhì)粒子。
歐洲核子研究中心于1995年制造了第一個(gè)反物質(zhì)原子,確切地說是九個(gè)反氫原子。它們?nèi)匀惶珶,物理學(xué)家無法研究它們,直到2002年,雅典娜項(xiàng)目才制造出世界上第一個(gè)冷反氫原子。冷卻過程仍然非常低效,有99.9% 的損失。今天有多種選擇,但沒有一種選擇足以確保反物質(zhì)本身的大規(guī)模可用性。

付出了難以置信的代價(jià)
反物質(zhì)非常稀有,也是世界上最昂貴的東西。科學(xué)家們告訴我們,在宇宙誕生時(shí),它相對(duì)豐富。盡管如此,由于它自誕生以來與物質(zhì)的破壞性關(guān)系,即使在宇宙最黑暗和最偏遠(yuǎn)的角落,今天也不會(huì)存在太多。
數(shù)十億美元的大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)
迄今為止,最大的反物質(zhì)人工生產(chǎn)發(fā)生在歐洲核子研究中心,其最大生產(chǎn)速度為每分鐘一千萬個(gè)反質(zhì)子。即使所涉及的過程達(dá)到100%的效率,按照目前的速度,研究中心也需要1000億年才能生產(chǎn)1 克反氫。制造僅1克反氫的整個(gè)過程將花費(fèi)研究中心約62.5萬億美元,從而使反氫(以及反物質(zhì))成為世界和人類歷史上最昂貴的東西。
如果人類制造的所有反物質(zhì)一下子湮滅,產(chǎn)生的能量連一杯茶都煮不開。問題在于反物質(zhì)生產(chǎn)和儲(chǔ)存的效率和成本。制造1克反物質(zhì)大約需要2500萬億千瓦時(shí)的能量。
它有什么用?
既然難以制造又難以儲(chǔ)存,為什么還對(duì)它如此感興趣?因?yàn)樗赡軐?duì)當(dāng)今的人類技術(shù)有著顛覆性的作用。當(dāng)今反物質(zhì)研究最熱門的目的是尋找更新的清潔能源。如果完善的話,要成為負(fù)擔(dān)得起的清潔能源還有很長(zhǎng)的路要走;它可以幫助滿足高度發(fā)達(dá)的未來地球的極端能源需求(甚至可能是星際文明)。它甚至可以作為星際旅行的潛在燃料。
反物質(zhì)的破壞性
1千克反物質(zhì)與1千克物質(zhì)一起湮滅可以給我們提供相當(dāng)于近43 兆噸 TNT 的能量。這一能量也巧合地接近了人類迄今引爆過的最大熱核武器——27000公斤的沙皇炸彈。這就是為什么人們推測(cè)反物質(zhì)的另一種用途是由于其極具破壞性和爆炸性的性質(zhì),它有可能被用作武器。不過,令人高興的是,可以肯定地說,人類距離實(shí)現(xiàn)這種能力還很遙遠(yuǎn)。
反物質(zhì)是世界上迄今發(fā)現(xiàn)的最昂貴的東西,當(dāng)然,也是非常有趣的東西,因?yàn)樗鼧O其稀有,有待開發(fā)的巨大能量潛力,而且?guī)缀醪豢赡塬@得。它存在的一切都使它在各個(gè)方面都無與倫比。
我們都可以想象戴著一枚昂貴的鉆戒,但你能想象有一天戴上一枚反物質(zhì)戒指嗎?猜一下如果真的有了這樣的戒指,它的作用會(huì)是什么?