奇闻网|大约10克的反质子，足够在一个月内将载人反物质飞船送入火星
美国电影《星际迷航》船员准备乘坐超光速的宇宙飞船进行星际旅行 ， 该宇宙飞船动力驱动为曲相推进 。 曲相推进是一种科幻小说技术 ， 能实现远距离传送和时间旅行 ， 该驱动有一定的科学基础 ， 只是还没有实现 。 然而 ， 科学家们正在研究开发一种星际航天器发动机 ， 该发动机类似于科幻作品中的物质-反物质发动机（引擎） 。
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没有发动机可能产生超光速度的航天器；物理定律阻止我们这样做 ， 但我们能够用新的推进方法加速航天器 ， 使它获得速度比目前推进方法所允许的快很多倍 。 一个物质-反物质发动机将带我们远远超越我们的太阳系 ， 让我们用较短的时间到达附近的恒星 ， 这个时间比使用液氢发动机推动航天器飞行所用时间要短得多 。 这就像驾驶印地赛车和1971年福特平托（Pinto）的区别 。 驾驶福特平托（Pinto） ， 我们最终会到达终点线 ， 但它旅途所时间是印地车的时间10倍 。
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在本文中 ， 我们将展望太空旅行的未来几十年 ， 研究一下反物质航天器 ， 并揭示反物质实际上是什么 ， 以及如何将它用于航天器的推进系统 。
什么是反物质？
反物质正是我们认为与正常物质相反物质 ， 而正常物质是我们宇宙的大部分物质 。 直到1928年 ， 从理论上认为我们宇宙中存在反物质 。 1928年 ， 英国物理学家保罗·狄拉克修改了爱因斯坦的著名方程E=mc^2 。 狄拉克说 ， 爱因斯坦并不认为方程中的"m"——质量——可以具有正负特性 。 狄拉克的方程（E=+或-mc^2）允许在我们的宇宙中存在反粒子 。 到目前为止 ， 科学家已经证明存在几种反粒子存在于我们宇宙中 。
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从字面上看 ， 这些反粒子是正常物质的镜像 。 每个反粒子与其相应粒子的质量相同 ， 但电荷相反 。 以下是20世纪的一些反物质发现：
正电子——带正电荷而不是负电荷的电子 。 正电子是卡尔·安德森（CarlAnderson）在1932年发现的 ， 它是反物质存在的第一个证据 。 反质子——具有负电荷而不是通常带正电荷的质子 。 1955年 ， 伯克利Bevatron的研究人员生产了反质子 。 反原子——欧洲核研究组织（CERN）的科学家将正电子和反质子结合在一起 ， 创建了第一个反原子 。 产生了九个反氢原子 ， 每个原子仅持续40纳秒 。 截至1998年 ， 欧洲核研究组织研究人员将反氢原子的产量提高到每小时2,000个 。
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当反物质与正常物质接触时 ， 这些质量相等但相对的粒子发生碰撞 ， 产生爆炸 ， 释放出纯辐射 ， 该辐射以光速传播出爆炸点 。 造成爆炸的两个粒子都被完全歼灭 ， 留下了其他亚原子粒子 。 当反物质和物质相互作用时 ， 发生的爆炸将两个物体的全部质量转换为能量 。 科学家认为 ， 这种能量比其他推进方法可以产生的能量更强大 。
那么 ， 为什么我们没有建立物质反物质反应发动机呢？发展反物质推进的问题是宇宙中缺乏反物质 。 如果物质和反物质的数量相等 ， 我们很可能会在我们周围看到物质与反物质反应 。 由于反物质在我们周围不存在 ， 因此我们看不到它与物质碰撞所产生的光 。
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在大爆炸时期 ， 常规粒子数量可能超过反粒子数量 。 如上所述 ， 粒子和反粒子的碰撞会破坏两者 。 而且由于宇宙初期常规粒子比反粒子要多得多 ， 最后 ， 反粒子全部消失 ， 只剩下常规粒子 。 今天 ， 我们的宇宙中可能没有自然存在的反粒子 。 但是 ， 科学家于1977年在银河系中心附近发现了反物质的可能沉积物 。 如果确实存在 ， 则意味着反物质自然存在 。
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