人类终极动力源是什么物质

【专家解说】：科学家设想将反物质作终极动力源

　　2011年，欧核中心的物理学家将捕获的反氢原子保持了1000秒。这个时间并不长，但对于主持反氢激光物理装置项目的科学家来说，却是4个数量级的重大突破——他们此前的记录是捕获了38个反氢原子并保持了172毫秒，那其实已是从更早期的百万分之一秒量级提高到十分之一秒的量级了——而2011年的实验成功将309个反氢原子保持到1000秒，从而为更深入观测反物质争取了宝贵的时间，也为进一步证明反物质属性铺平了道路。

　　在实验室之外，国际合作研制的PAMELA(反物质探测和轻核天体物理载荷)探测卫星在地球磁场中发现了反质子的存在。2011年12月，NASA的费米伽马射线天文望远镜以最新数据证实了宇宙存在着过量的反物质，而本次结果是在2008年PAMELA卫星捕捉的一次非同寻常的反物质信号的基础上完成的。

　　为了寻找更加无可置疑的证据，一个相当值得依靠的探测器——丁肇中领导、耗资22亿美元研制的“阿尔法磁谱仪2”(AMS-02)已于去年5月发送到了国际空间站。这台被称为“科学之未来”的强大仪器，拥有巨型磁铁可用于解析宇宙射线，兼而探测正电子的过量和骤降，同时标示出地球轨道上的反粒子。

　　AMS-02拥有的是远比费米望远镜更高的能量探测范畴，因此也被视为可对反物质谜案作出“结案陈词”的科学利器。而最近的研究发现，巨大的行星，如木星，其磁场中应该存在着比地球更多的反质子。

　　当前的趋势是，科学家开始越来越感兴趣从宇宙空间中寻找新的反物质来源，而不仅是从相对低效率的加速器上获得了。因为如果获取到的反物质微量到连一杯咖啡都热不了，更别提去驱动《星际迷航》中的星舰“企业”号了。

　　另辟蹊径挑战终极可能

　　在反物质供给问题暂时陷入僵局的情况下，科学家们也选择了从其他方向继续推进该项研究。
　　美国微软全国广播公司(MSNBC)在线版本月一帧消息称，西储学院附高的罗南·基恩和肯特州立大学高级研究员张伟明(音译)，设计出一套全新的计算方法用以验证反物质火箭性能的优异，其结论是：若以反物质为动力推进火箭，则可接近光速。
　　这项最新的研究指出，在未来，一种以正、反物质的混合物为推进器燃料的火箭，能够在宇宙中以光速的70%左右飞行。这意味着，借助这种新型物质发射火箭，人类前往离地球最近的4.2光年之外的半人马座约只需要6年时间。

　　据研究者基恩与张伟明阐述，所谓的“湮灭”现象，是当普通物质与反物质混合接触的瞬间发生的爆炸，反物质和正物质由此变成光子或者介子。而由湮灭迸发出的巨大能量，正是他们“反物质火箭”研究的理论基点——听起来和“企业”号星舰的动力原理类似。而据发表于物理学网站arXiv上的文章称，1公斤正反物质相互作用时所释放的能量，是同等重量核反应堆燃料的1000多倍，更是同等重量碳氢化合物的20亿倍。

　　此二人的研究借助了一款用以帮助展示大型强子对撞机内粒子活动状况譬如质子和反质子流的计算机软件。他们认为该软件现在可以用来设计更精密复杂的飞船引擎。而最终，基恩与张伟明的分析结果显示，反物质火箭的速度完全能够达到光速的70%，这比之前其他研究小组33%光速的成果有了非常显著的提高。

　　arXiv网站对此作了相关解读：反物质火箭发动机的工作原理是借助磁场的力量来导流湮灭发生时产生的带电粒子。这项技术的关键点是保证和提高磁场引导粒子流从引擎喷口逸出的效率。arXiv网站认为，一旦反物质发动机成为现实，寻找反物质燃料的工作就可以从理论研究进入到实质性阶段。现有研究已经证实，在地球周围的外太空，存在大量被地球磁场捕获的反物质。

　　有趣的是，当反物质火箭真正投入使用之后，乘客们还必须开始习惯所谓的相对论效应——当接近以光速飞行，时空并不会移动得这样快。简单地说，从地球到半人马座的旅行，地球时钟会走了大约6年的时间，但实际感觉只过了不到4年半而已。

　　尽管目前这一切听起来更像是异想天开，但伟大如爱因斯坦也曾认为，并无迹象表明核能将被人类利用，那么看似不可能的反物质燃料发动机，又为什么不会在一个世纪内成为终极动力呢？