1克价值62.5万亿美元，反物质为什么这么贵，为什么称为终极能源

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【前言】

有一种物质，仅仅一克就相当于23架航天飞机的燃料，甚至比广岛原子弹的威力还要大2000倍。

这就是反物质，就是这么一种神奇的物质，却比黄金还要昂贵上百亿倍，一克反物质的价格，竟然高达62.5万亿美元！

这究竟是为什么呢？反物质真有这么大的威力吗？

【反物质】

在我们生活的宇宙中，存在着一个神秘的镜像世界，在那里，一切都和我们熟悉的世界相反，就连构成万物的基本粒子也不例外。

我们把这些奇特的粒子称为"反粒子"，而由反粒子构成的物质，就是"反物质"。

保罗·狄拉克

反物质的存在，最早是由英国物理学家保罗·狄拉克在1928年提出的，当时，他在研究量子力学和相对论的过程中，发现了一个奇特的理论预言:每一种粒子，都应该有一种带相反电荷的"镜像粒子"与之对应。

这个大胆的假设，在当时看来简直是天方夜谭。

仅仅四年后，美国物理学家卡尔·安德森在宇宙射线中发现了一种新粒子，它的质量与电子相同，电荷却恰恰相反。

这种粒子，就是电子的反粒子——正电子，安德森的发现，证实了狄拉克的理论是正确的。

自此之后，科学家们对反物质的研究就一发不可收拾，他们发现，反物质具有许多不可思议的特性。

它与普通物质一旦接触，就会发生剧烈的湮灭反应，并释放出巨大的能量，仅仅一克反物质，就相当于23架航天飞机的燃料!如果人类能够驾驭这种能量，无疑将掀起一场新的能源革命。

反物质还有望成为未来星际旅行的"终极燃料"，在科幻小说中，我们常常能看到以反物质为动力的飞船，在茫茫宇宙中穿梭。

这并非全然是天马行空的幻想，因为反物质所蕴含的巨大能量，恰恰满足了星际航行对燃料的苛刻要求，也许在未来，驾驶着反物质飞船去探索宇宙，会成为现实。

扫描仪(PET)

除此之外，反物质在医学领域也有着广阔的应用前景，比如，正电子发射断层扫描(PET)就是利用了正电子湮灭时释放的伽马射线，来绘制人体内部的细胞代谢图像，从而实现对癌症等疾病的早期诊断。

尽管反物质的潜力如此巨大，人类对它的认识和应用还处于起步阶段，在自然界中，反物质几乎是不存在的，想要获得它，只能依靠大型粒子加速器等先进设备在实验室中制造。

如此昂贵的反物质，真的物有所值吗？它究竟有多大的威力呢？

【反物质的威力】

事实上，反物质的威力之大，远超人们的想象，据估计，一克反物质完全湮灭，可以释放出相当于2000万吨TNT炸药的能量，比广岛原子弹还要高出2000倍！

这样的破坏力，足以在地球上造成毁灭性的灾难，要想利用反物质的能量，首先需要解决的就是制造和存储的问题。

目前，人类制造反物质的唯一途径，就是依靠大型粒子加速器，在这些庞大的机器中，科学家们让粒子在接近光速的环境下相撞，从而产生出反物质。

以欧洲核子研究中心的大型强子对撞机(LHC)为例，这个"超级机器"由一条全长27公里的地下隧道组成，布满了上千台超导磁铁和加速装置。

每当LHC运行时，它就像一头"饥饿的巨兽"，不停地吞噬着电力，据估计，LHC每年的耗电量高达12亿度，相当于12万户家庭一年的用电总和!

除了耗电惊人，LHC的造价也是天文数字，光是建造费用，就高达80亿美元，相当于一个小国的GDP，如果再加上每年10多亿美元的运营成本，LHC堪称是"烧钱"的代名词。

LHC

那么，耗费如此巨资，LHC到底"产出"了多少反物质呢？据统计，自2010年以来，LHC一共生产出了大约10纳克的反氢原子。

乍一听，这个数字似乎还不少，但如果换算成质量，却只相当于一粒沙子的十亿分之一! 如此高昂的制造成本，再加上反物质本身的稀缺，也就难怪它会比黄金还要昂贵数万亿倍了。

按照现在的技术水平，制造1克反物质需要花费62.5万亿美元，相当于全球GDP总和的一半还多，换句话说，就算倾举全球之力，人类也只能生产出不到2克的反物质。

更棘手的是，就算你有钱造出了反物质，还得想办法把它存储起来，要知道，反物质可不像普通物质那样"安分守己"，它们一旦接触到普通物质，就会立即发生剧烈的湮灭反应。

哪怕是一个反氢原子，落在地球表面也足以引发毁灭性的核爆炸，为了避免这种灾难性的后果，科学家们想出了一个"点子":用电磁场来捕获反物质。

通过精心设计的"磁瓶"，他们成功地在太空中真空的环境下，将反氢原子囚禁长达1000秒之久，尽管这个时间听起来不算长，但对于反物质研究而言，已经是一个重大突破了。

【研究之路】

尽管反物质的制造和存储都面临着巨大的挑战，但人类对它的研究从未停歇。

要知道，目前我们所依赖的化石燃料，如煤炭、石油等，总有一天会被耗尽，而即便是可再生能源，如太阳能、风能，也难以满足人类日益增长的能源需求。

相比之下，反物质却拥有近乎无限的能量密度，据估计，1克反物质所释放的能量，相当于10万吨煤炭燃烧所产生的热量!

届时，我们不仅可以告别对化石燃料的依赖，还能享受取之不尽、用之不竭的清洁能源，更重要的是，反物质发电不会产生任何温室气体或核废料，对环境的影响几乎为零。

这对于应对全球变暖、保护地球生态，无疑具有重大意义。

反物质还有望推动人类的星际探索，长期以来，受制于能源和推进技术的限制，人类的太空之旅始终难以突破太阳系的边界。

即便是最先进的化学火箭，也只能将宇航员送上月球，至于更遥远的火星，更是遥不可及。

但如果装备上反物质引擎，飞船的速度和航程将得到质的飞跃，据估算，一艘载有10吨反物质的飞船，就足以在数周内抵达火星，比传统的化学火箭快了近100倍！

而如果增加反物质的装载量，飞船甚至可以突破太阳系的桎梏，驶向更遥远的恒星，在实现这些美好愿景之前，人类还需要攻克反物质技术的诸多难关。

【结语】

虽然目前还无法大量制造和存储反物质，但其巨大的能量潜力已经展现出了无限的可能。

从医疗领域到能源革命，从星际旅行到重塑宇宙认知，反物质研究的每一步都在挑战人类的想象力。

信息来源：
中科院物理所————浅说反物质