反物质多少钱一克(1公斤反物质)

现在很多国家还没有氢弹呢,反物质弹的设想其实还很遥远。

要了解反物质弹那么咱们还是从基本的核武器开始谈起吧。原子弹和氢弹为什么会释放出那么大的能量,在核裂变与核聚变反应过程中是不是真的是一个质量换能量的反应。以及核武器为什么是大威力的武器,再往深处说核武器的威力到底有多大。

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现在很多人认为,一个大威力的核武器是可以夷平一个国家的。但细究一下这个观点其实是错误的。现在人类所能制出的一枚最大当量的核弹是苏联上世纪60年代引爆的沙皇炸弹,爆炸当量为5000万吨TNT,如果这枚核弹可以夷平一个国家,那么现在的世界就早不存在了。

一枚沙皇炸弹如果在纽约爆炸,那么影响的范围可以如图所示:

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是不是看起来很大的面积,在中央公园爆炸的沙皇炸弹,爆轰波是可以波及到半个长岛的。然而放在整个的美国版图上看,还依旧是九牛一毛。

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确切的说沙皇炸弹的爆轰范围是11300平方公里,和美国980万平方公里的面积来对比大约就轰掉了0.114%当然了这是一个数学题。

说大其实并不大,毕竟得将近1000枚沙皇炸弹才可以轰平美国;说小也实在不小,仅仅重量27吨的沙皇炸弹,爆轰效果相当于5000万吨TNT炸药。整体重量能量比高达185万倍。那么如此巨大的能量是哪里来的呢?

主要来自于质量的损失——在一个铀-235原子吸收了一个中子以后会变成一个铀-236原子,同时会释放出6.4兆电子伏特的结合能。这个能量大于铀-236的裂变势垒。于是铀-236原子内部的能量过大导致铀-236快速的释放出三个中子以及一个氪92原子和一个钡141原子,同时释放出2兆电子伏特的能量。

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这样说有点模糊,那么就以广岛核爆炸来说明问题:在广岛投下的小男孩原子弹中包含有62千克的铀,在核爆炸的过程中大约有1千克的铀参与了裂变反应,其中有不到1克的质量损失。那么我们可以带入E=MC^2的质能转化方程中计算一下。

先知道几个量,

光速C=299792458米/秒

1千克的TNT爆炸能量为4184000焦耳

小男孩的质量损失为 0.001千克

这样就可以计算得出

0.001 * 299792458 * 299792458 /4184000 /1000=21480吨TNT当量

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所以4吨重的小男孩最终其实只有不到1克转换为了纯能量。

但要清楚的是质能方程的确是在核爆炸里面起到了关键租用。

同理,两个氢原子组合成一个氦原子他们会损失0.030377u的质量,也就是说按照质能方程来说会放出28.30兆电子伏特的能量。

现在说反物质,反物质是由反粒子构成的物质,例如带负电的质子或者带正电的电子。

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当带有反电荷的质子与普通质子相撞的时候就会发生湮灭反应,由物质直接转化为纯能量。

这也就是说,一克的反物质就可以释放出2枚广岛小男孩原子弹的威力,相当于4万吨TNT炸药爆炸的能量。这是一个威力极大的武器形式。

然而让人感觉悲观的是:

自从1955年诺贝尔物理学奖得主埃米利奥·塞格雷和欧文·张伯伦在加州大学透过粒子加速器反粒子后反质子就只能依靠强大的磁铁隔离在真空中。否则反质子就会立刻和接触到的质子结合发生湮灭反应。

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因此当年的反质子从未离开过Bevatron 加速器(图为埃米利奥·塞格雷和欧文·张伯伦)。而且制造反物质所需要驱动加速器的巨大能量费用也使得反质子的价格约为62.5万亿美元一克。

因此从效费比来说,当年10亿美元投入的曼哈顿工程就已经可以生产出8枚原子弹了,而62.5万亿美元一克的反物质也仅仅能达到2枚原子弹(2.5亿美元)的效果。这样的买卖只有白痴才会想做。

除非,人类有更好的制造反物质和保存反物质的办法。这样才能让反物质武器成为现实。

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PS:W君新开设了一个小专栏,大家可以来捧场。

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