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  • 反物质武器

    1986年首次发现反物质,由于极少量的物质同它的反物质相互作用,能够释放出极大的能量。可用作热核爆炸的扳机,或者激励出极强的X射线或γ射线激光,反物质研究成为目前各国研究的重点。反物质武器是目前核武器中最强、最重要的一种。五角大楼高官惊叹:“几克重的反物质炸弹就能毁灭地球了!”美国费米国立加速器研究所,法国和瑞士合建的欧洲研究中心,俄罗斯高能物理研究所都在做此研究。中国的反物质研究所始于20世纪80年代初,由世界著名的核物理学家、反物质发现者赵中尧担任技术顾问,因此西方称他为“中国反物质武器之父”。关于这方面的公开资料几近于无,其高度保密性正反映了其极端重要性,只能以正负电子对撞机的零碎进展作为这种武器进展的参考。

    编辑摘要

    基本信息 编辑信息模块

    中文名: 反物质武器 英文名: Antimatter weapon
    原理: 极少量物质同它的反物质相互作用 发现时间: 1986年
    特点: 能量密度高、爆炸威力大
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    目录

    武器特点/反物质武器 编辑

    特点

    1、虽然威力巨大,但是其附带杀伤效应较小。新一代核武器强化了核反应中的部分杀伤效应,同时抑制了其他杀伤破坏因素的产生;

    2、杀伤手段和杀伤破坏目标更为单一。新型核武器可以只利用爆炸产生的冲击波或是电磁脉冲或是其他的杀伤破坏因素,来攻击特定的目标或设备,令使用者在使用核武器攻击时有更大的选择余地,也更加灵活。

    3、研究手段中高科技含量非常高。但是,因为反物质本身之谜还没有揭开,所以研制反物质武器仍然是任重而道远。要想把反物质武器从设想变为现实,还需要科学家们的不懈努力。

    但是,因为反物质本身之谜还没有揭开,所以研制反物质武器仍然是任重而道远。要想把反物质武器从设想变为现实,还需要科学家们的不懈努力。

    相关的物理研究

    反物质武器是一种以反物质作为能量,推进剂或爆炸物,拥有超强大力量的梦想武器。目前其还仅存在于科幻小说中。但美国空军已经对其可能的军事用途,包括毁灭性效果产生了兴趣。自从冷战开始,其就开始资助反物质相关的物理研究。其主要的理论优势是物质与反物质相撞会将100%质量转化成能量(高能伽玛射线),而利用聚变反应的氢弹则大约是只有7%的质能转换。

    相关作品/反物质武器 编辑

    《反物质飞船》

    威廉森 科幻小说 1942年~1943年在《惊奇故事》上连载

    《天使与魔鬼》

    丹 布朗 科幻小说 2005年出版 同名电影2009年5月上映

    《痞子英雄之全面开战》

    台湾电影,2012年上映

    影响介绍/反物质武器 编辑

    探索人类超级末日兵器的传说与现实

    但事实是人类已经能够制造出反物质,而且“湮灭”不会产生辐射或污染,反物质炸弹将因此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威力超过原子弹10000倍的超级炸弹。

    电影、游戏,还是真实

    《天使与魔鬼》,一部很不怎么样的商业电影取了一个再贴切不过的名字。不错,影片真正的主角不是汤姆·汉克斯或者伊万·麦克格雷格,而是一种堪称“人造太阳”、威力远超核聚变的超级炸弹——反物质,这种超乎人类想象的能量对世界的未来意味着什么?天使与魔鬼!

    电影很惊悚地把一种神秘反物质武器曝光到了公众面前。实际上,《天使与魔鬼》并不是这种神秘武器的首秀,几年前在电脑游戏《红色警戒3》盟军武器栏选项中就有一件超级武器——质子撞击炮,那是游戏玩家们的最爱。传媒尘嚣日上地炒作正逐渐剥落反物质的神秘面纱。

    不过,真正让反物质武器成为各国军界关注的焦点,则是源于美国军方设计的一次电脑推演。它不是一款游戏,也不是一部电影,而是在预演一场未来完全可能发生的战争。这次代号为“反物质特攻-2008”的电脑模拟演习算不上新闻,却长久地成为人们热议的话题:201X年,一名(美军)特工潜入敌国国都的总参谋部,随身携带着一枚重量仅为五千万分之一克的微型反物质定时炸弹,把它安置在厕所里,撤出之后实施引爆,这所军事大楼及附属建筑在须臾间被夷为平地。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了,一个国家的军事和社会活动被彻底瘫痪了……五角大楼的将军们在观摩之后,惊叹说,“几克重的反物质炸弹就能毁灭整个地球!”

    也有人对此不以为然,认为这是美国在经济危机中为巩固世界霸权地位而故弄玄虚,玩弄蒙蔽世人的惯用伎俩。不过,有一点是毋庸置疑的,科学家们正通过在世界各地的粒子加速器进行着高能撞击,试图制造反物质。这种新型炸弹“秒杀”掉一个城市将不再是神话,而且没有任何征兆或预警,不明真相的人无法对此类灾难做出合理和信服的解释。而这个城市如果是国家的首都,那就意味着整个国家的现代战争能力会轻易地被彻底摧毁。

    在美国国防部下属有一个叫“国防高技术研究计划局”(DARPA)的高级秘密机构,它主要负责研制各种运用于未来的新式武器,该机构实验室研发新概念武器将颠复现在人们关于大规模杀伤武器的所有想象,一连串神秘而炫目的名字,“等离子武器”、“太阳能武器”、“基因武器”、“气象武器”、“地震武器”等等。而前文中所提到的这种最为凶悍的“大杀器”,却是在美国空军下属的一个研究机构取得了“重大突破”,那种原本游离于梦境,近似于宗教传说的武器也因此具备了在现实中出现的可能。

    “湮灭”

    与许多未来武器源于微观世界的能量相同,反物质概念也必须深入到那些人们看不到的粒子中去一探究竟。

    我们把自然界纷呈多样的宏观物体还原到微观本源,它们都是由质子、中子和电子所组成的。1928年,英国剑桥大学教授保罗·狄拉克通过数学计算,提出了电子有两种存在形式,除了有带负电荷的电子外,还有带正电荷的电子。带负电荷的电子叫正电子,带正电荷的电子叫反电子。当时人们不以为然,但两年后,狄拉克的学说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世纪的50年代,随着反质子和反中子的被发现,人们开始明确意识到,任何基本粒子都在自然界中有相应的反粒子存在。

    在粒子物理学中,反物质是反粒子概念的延伸,反物质是由反粒子构成的,如同普通物质是由普通粒子所构成的一样。爱因斯坦特殊相对论告诉我们,质量与能量是等价的。因此世界万物都有“同性相斥、异性相吸”的共性。反物质也一样,它一旦遇上正物质,就会与之“迅速结合、互相湮灭”。这种“湮灭”并非正反两种物质化为乌有而消失,而是它们的全部质量都转变成能量释放出来。按照爱因斯坦的质量能量关系式E=mc2,人们可以计算出释放的能量:1毫克反物质“湮灭”放出的能量达到180亿焦耳,是普通炸药的100亿倍,比原子弹、氢弹的威力大得多。

    那么,反物质武器“湮灭”的那一瞬间,我们能见到什么样的图景呢?人类恐怕早已见识过了,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里,突然发生了一次史无前例的大爆炸。其威力相当于1000枚原子弹齐爆,数百平方公里内的城镇与森林被瞬间毁灭。因为没有更合理的解释,人们猜测罪魁祸首很有可能是来自外太空的反物质陨石, 在通古斯河上空与正物质结合放出大量能量而造成的灾难。

    粒子对撞机与太空搜捕

    在我们可以观测到的宇宙范围内,至今还没有发现反物质存在,也就是说,反物质在自然界是无法找到的。那么,想要获取反物质就只有在实验室里人工制造,或者是到宇宙空间中去寻找。

    可以肯定的是,以人类现在的科技就已经可以制造出瞬间存在的反物质了。1996年1月,欧洲科学家利用粒子对撞机获得了9个反氢原子,但在亿分之三秒之后就分散成为反质子和反电子,但这仍标志着人类已经能够制造出反物质了。人工制造的反粒子往往很不稳定,而且研制成本高得吓人,据测算提取每一千亿分之一克需要花费掉60亿美元。由于技术难度太大,欧美各大武器公司寻求联手合作研制反物质武器。即使这样,因资金耗费巨大且收效甚微,反对声浪一直不绝,相关试验不时传出暂停的传闻。当然,事实上美国从来就没有真正停止过反物质武器的开发。

    那么外层空间有现实的反物质可供人类利用么?1979年,美国科学家把一个60层楼高的巨大气球放到离地面35公里的高空,气球上载有一批十分灵敏的探测仪器。结果,它在高空猎取了28个反质子。这是在地球以外第一次发现反物质。理论上,茫茫宇宙中有无数的高速粒子,好比是一台天然加速器,可以在地球轨道或月球上建造大面积的收集装置接受空间中的反物质,大幅提高产量。不过到宇宙中去寻找反物质也并非易事,首先不知道哪里有,其次必须使用先进的粒子物理传感仪,而这类仪器大都过于笨重庞大,将其安装在天基平台上又会提出巨大的技术挑战和花费天文数字般的资金。

    尽管难度很大,但神秘的太空的确能给人类无限的希望。如1997年4月,美国天文学家宣布他们利用伽马射线探测卫星发现,在银河系上方约3500光年处有一个不断喷射反物质的反物质源,它喷射出的反物质形成了一个高达2940光年的“反物质喷泉”。

    诺贝尔奖获得者、美籍华人科学家丁肇中教授就是反物质研究方面的专家,他领导了国际太空反物质探索计划,共有美国、中国、俄罗斯等10多个国家(地区)亟37个科研机构参与其中。1998年6月2日,美国“发现”号航天飞机携带“阿尔法”磁谱仪发射升空,这次飞行的目的就是到宇宙中去寻找、捕捉反物质。“阿尔法”磁谱仪是专门设计用来寻找宇宙中反物质的仪器,依靠一个巨大的超导磁铁及六个超高精度的探测器来执行任务。虽然这次飞行没有什么收获,但采集到了大量富有价值的数据。而一台新的“阿尔法”磁谱仪也在2008年组装完毕,等待着搭载飞船升空,继续寻找反物质。

    装“撒旦”的盒子

    反物质的稳定储存也是个大问题。在欧洲,人们在实验中发现在磁场的作用下反物质是有可能得到保存的。于是科学家们尝试用磁场“陷阱”来束缚反粒子的方法,即高速原子核和质子相撞产生反质子后,用减速器将其速度降低到光速的十分之一,然后用高能磁场做“陷阱”将其束缚起来,再依赖电场将速度进一步降低下来。另一方面,科学家们也尝试用电磁场“陷阱”来减速由放射性衰变收集来的正电子。最终,减速了的负质子和正电子在电磁场“陷阱”中结合,即可形成较稳定的反氢原子。不过用这种办法只能贮存10亿个反电子,而制造1克反氢原子需要有6.023x10^23个反电子和同样数量的反质子,显然现在的成果还远远不够。

    专家们指出,反物质不像普通物质,必须有强大的磁场能量来束缚。然而,强大并不可间断的磁场能量,不仅需要更加先进可靠的设备,更需要强大的电能来维持。反物质由于威力过于恐怖,因此要将其武器化、实用化,就必须保证万无一失的100%安全性,那么储存的技术风险就变得十分巨大,一旦失控,被毁灭的可能就不仅是使用者自己,而是一切。因此,反物质的储存问题未来也将成为其大规模使用所面临的最大障碍。

    世界追逐“人造太阳”

    这样说来,反物质武器仿佛只是一个很遥远的梦想,反对者嘲笑它是纸老虎,一种“思想武器”,将永远停留在新概念的范畴内。最有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,他甚至悲观地认为:人类有能力制造可以使用的反物质需要等到数十亿年之后。真的是这样吗?

    反物质巨大的军事应用潜力仍然强烈地吸引着美国军界。五角大楼斥巨资加以研制,美国空军就在进行一项名为“革命性炸药”的反物质武器研制计划,由洛斯阿拉莫斯和劳伦斯·利弗莫尔核武器研究所、费米研究所等众多单位进行相关研究,通过不懈的努力,科学家们的设想正逐渐接近现实。

    1995年,世界上第一家反物质研制工厂——位于瑞士日内瓦的欧洲核子研究中心制造出了第一个反氢原子。在世界各地9个研究所39位科学家通力合作下,到2002年底已经制造出了约5万个反氢原子,这是人类首次在实验室条件下制造出大批量反物质。诚然,这种所谓的“批量生产”离可使用量还是有很大的距离。

    不过,人类技术进步的潜力和速度总是会让不同时代像弗兰克·克洛斯那样的科学家吃惊。2008年9月10日开始试运转的大型强子对撞器(LHC)是世界上最大的粒子加速器设施,有全球85个国家中的多个大学与研究机构,超过8000位物理学家共同参与。也是在这个月,美国格林空军基地“革命性弹药”研发小组的负责人、物理学家肯尼斯·爱德华兹在五角大楼向军方汇报了他的进展,称“在反物质武器的研究上已获得重大突破”,即研制成功了“有效储存反物质的容器”并现场电脑模拟推演,鉴于爱德华兹在反物质研制方面的开创性贡献,人们为他冠以了一个令人不安的称呼——“开启魔瓶的人”。同年,美国劳伦斯·利弗莫尔国家实验室宣布他们用激光向图钉头大小的黄金样本射击,创造出了数以十亿计的反物质粒子。另据《自然》杂志介绍,美国军方的科学家还发明了一种产生反物质的新方法,使得产生百万分之一克反物质的成本从10亿美元降低到了1亿美元。

    现在来看,美国用激光技术通过实验室获得反物质及实现反物质储存——两大制约着反物质武器发展的瓶颈——皆有了重大突破,这意味着美国向武器级反物质的可实战化迈出了最关键一步。

    由于耗费巨大(肯定比JSF项目大得多),西方国家在反物质研究上采取了国际合作的模式。欧洲核研究组织中的法国、意大利、英国等国的科学家们均与美国展开合作,承担着相关项目中的大量研究工作。俄罗斯更是从上世纪50年代的苏联时期开始,就在其“氢弹之父”萨哈罗夫的领导下从事反物质武器的研制工作。俄罗斯还曾经通过卫星在宇宙空间实验反物质武器,并且据说也获得了“重大进展”。

    面对这场争夺未来战略级科技话语权的大国竞争,中国必须作出回应。中国的反物质研究所成立于上世纪80年代初,由世界著名核物理学家、反物质发现者赵忠尧担任技术顾问,西方称赵为“中国反物质武器之父”,不过,赵老已于1998年去世,享年96岁。因为事系国家安全,我们不可能得到中国反物质武器的详细资料,只能从相关的新闻管中窥豹。

    1984年,国务院批准了8312工程即正负电子对撞机的建设。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实现了升级换代,将我国对撞机和谱仪技术推进到国际前沿,这是我国在高能物理发展领域的一个重大里程碑式成就。

    是星际旅行,还是毁灭?

    1983年,美国兰德公司曾耗资200万美元为美国空军进行了一项生产和使用反质子的可行性研究,结果得出,反物质的四项军事用途:一、用作超高速火箭的推进燃料;二、用作轨道上军用空间站以及其他领域的超小型、超轻型能量发生器;三、用作启动各类核弹;四、用作集能速武器(指与粒子束武器结合)。

    反物质还可用来制造星际航行的火箭、航天器、太空船等的超级燃料。英国著名物理学家史蒂芬·霍金在接受媒体采访时认为,“人类必将离开太阳系寻找别的可生存行星,反物质能源将是星际旅行中飞船的主要动力。”一克反物质产生的能量,就足可以为23架航天飞机提供动力。这可以从根本上改变能源供应的模式,将会是一场能源革命。

    反物质武器反物质武器

    美国航空航天局(NASA)正研究的反物质太空船预计在15年后能够制造出反物质发动机的原型机,且是以正电子为燃料。几十年之后将制造出反物质飞船,只需要用到几十毫克正电子,速度却比核动力太空船快一倍,6周内即可抵达火星。还可以把人类引入到从前在太空中从未涉足过的区域,譬如木星旅行,甚至远赴到“太阳驻点”(太阳辐射所能到达的最远点)之外。

    反物质作为空间探索和和平利用的无限能源必将造福于人类未来;然而,巨大能量瞬间释放所带来的诱惑也可能毁灭人类自身。军事专家预言,未来的反物质武器具有史无前例的摧毁力,一旦研制成功,将会使现今所有的热核武器黯然失色,人类将面临新的、更大的灾难。

    据俄罗斯《科学》网报道,美国军方现正在秘密研制以反物质作为弹药的“质子炸弹”,并已在这方面投入了大量资金。反物质炸弹极易引爆,它不像原子弹那样必须达到一个临界质量,也不像氢弹那样要求很高的爆炸点火温度。另外,由于所有质量均转化为能量释放,反物质炸弹爆炸时将没有任何残留物,因此不会产生辐射或污染,是一种“干净”的大规模杀伤性武器。这一特点使反物质炸弹绕过了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。那就意味着在未来,美军可以在常规战争或局部冲突中随意使用它。反物质武器的威力相当于原子弹的1000倍,它将以“第四代核武器”的身份全面取代现有的辐射型核武器。

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