反物质推进还很遥远，但它可能会改变一切

长期以来，快速进入太空一直是推进研究的目标。火箭是我们最常用的方式，它可以提供巨大的力量，但效率非常低。其他选择，如电力推进和太阳能帆船，效率很高，但提供的力量微不足道，尽管持续时间很长。因此，科学家们长期以来一直梦想着第三种推进方法，这种方法可以在足够长的时间内提供足够的动力，在人类的一生中为另一颗恒星的载人任务提供动力。理论上，这可以通过使用宇宙中最稀有的物质之一 —— 反物质来实现。

阿拉伯联合酋长国大学的Sawsan Ammar Omira和Abdel Hamid I. Mourad发表了一篇新论文，探讨了利用反物质开发太空驱动器的可能性，以及制造反物质如此困难的原因。反物质最初是在1932年被发现的，当时物理学家卡尔·大卫·安德森在宇宙射线中通过云室观察到正电子 —— 电子的反物质形式。由于这一发现，他于1936年获得了诺贝尔物理学奖。人们花了20年的时间才首次人工制造出它。

从那以后，反物质被科学家们以各种各样的方式研究和刺激 —— 包括字面上的，但这导致了反物质最著名的事情 —— 自我湮灭。当反物质质子与正常物质的质子或中子接触时，它们会相互湮灭，并释放出能量（通常以伽马射线的形式）和高能短寿命粒子（被称为π介子和介子）的组合，它们恰好以相对论速度运动。

所以，从理论上讲，一艘飞船可以含有足够的反物质来制造这种湮灭爆炸，利用相对论性粒子作为推力，并可能利用伽马射线作为动力来源。一克反质子湮灭所释放的总能量为1.8×10^14，比火箭燃料的能量高11个数量级，甚至比核裂变或聚变反应堆的能量密度高100倍。正如论文所说，“理想情况下，一克反氢可以为23架航天飞机提供动力。”

所有这些都回避了一个问题 —— 为什么我们还没有这些令人敬畏的推进系统？简单的答案是，反物质很难处理。因为它碰到任何东西都会自我毁灭，所以它必须被悬挂在一个先进的电磁防护场中。科学家们能够做到的最长时间是2016年在欧洲核子研究中心（CERN）进行的大约16分钟，即使是这样，也只有几个原子的量级，而不是支持星际推进系统所需的克或公斤。

此外，制造反物质需要大量的能量，这使得它非常昂贵。反质子减速机是欧洲核子研究中心的一个大型粒子加速器，每年制造大约10毫微克的反质子，耗资数百万美元。由此推断，生产一克反物质需要2500万千瓦时的能量 —— 足够一个小城市使用一年。按平均电费计算，它的成本也将超过400万美元，使其成为地球上最昂贵的物质之一。

考虑到这笔费用和所需的大规模基础设施，反物质研究相对有限。每年大约有100-125篇关于这一主题的论文，比2000年的25篇大幅增加。然而，相比之下，每年大约有1000篇关于大型语言模型的论文，而大型语言模型是推动当前人工智能繁荣的更流行的算法形式之一。换句话说，与任何支出相比，总费用和相对的长期前景限制了资金的数量，因此也限制了反物质创造和储存的进步。

这意味着，我们可能需要很长一段时间才能实现反物质飞船的驱动。我们甚至可能需要创造一些初步的能源生产技术，比如核聚变，它可以显著降低能源成本，甚至使最终实现这一目标的研究成为可能。然而，以接近相对论的速度旅行，并有可能在人的一生中把真正的人类送到另一颗恒星，这是一个雄心勃勃的目标，无论需要多长时间，世界各地的太空和探索爱好者都将继续追求。

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