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質能轉換有多厲害 質子散多少錢一盒( 二 )

人類生活百科


早年 ， 物理界宇稱守恒理論占有統治地位 ， 那時的人們很迷惑 ， 正物質和反物質既然是對稱的 ， 正反物質就會隨時湮滅 ， 宇宙為什么會出現呢？現在的反物質去哪里了呢？這些疑問一直到楊振寧、李政道的宇稱不守恒定律問世 ， 才得到了解答 。
原來宇宙只是基本對稱守恒的 ， 但并不是完美的 ， 是有破缺的 ， 由此就出現了不守恒現象 ， 那些隨時出現隨時又湮滅的虛粒子對 ， 有那么一些不守規矩 ， 單個沒有湮滅 ， 奇點就出現了 。這個奇點爆發并不斷膨脹 ， 就出現了我們的世界 。
根據這個理論 ， 不守規矩的虛粒子不可能只有我們一個 ， 或許還有許多許多 ， 這就是在我們宇宙之外 ， 還有許多平行宇宙的說法依據 。
隨著宇宙的冷卻 ， 能量轉化出我們的世界在奇點大爆發那一刻 ， 宇宙只有能量 ， 那時的宇宙溫度無限高、密度無限大 ， 無法衡量 。一直到了普朗克時間 ， 也就是10^-43秒（1000億億億億億分之一秒） ， 溫度才降到了10^32K（億億億億K） ， 密度降到10^94g/cm^3（克/立方厘米） ， 這個密度超過質子密度的10^78倍 。
隨著宇宙的高速擴張 ， 溫度也下降很快 。大爆炸后10^-12秒（1萬億分之一秒）時 ， 溫度降到了10^-15K ， 各種粒子開始出現 ， 質子、中子、玻色子、中微子、電子、夸克、膠子都出現了 ， 并穩定下來 。
這就是宇宙已經從能量中轉化出了物質 ， 但這些物質還只是以輕子為主 ， 強子還極少 。在很長一段時間里 ， 宇宙溫度和密度都還極高 ， 核力還無法束縛中子和質子 ， 連光也無法逃逸 ， 宇宙處于黑暗不透明時代 。

一直到了38萬年后 ， 宇宙溫度降低到了3000K ， 中性原子才開始結合生成 ， 真正有形物質開始出現 ， 主要是最簡單的氫原子和氦原子 ， 還有極少的鋰 。這些元素飄蕩在宇宙空間 ， 由于自身引力作用 ， 開始凝聚成星云 ， 而后生成了恒星、星系 。
到這時 ， 我們現在認知的世界出現了 ， 這些都是從能量中轉化出來的 。
科學家們已經模擬了宇宙大爆炸1秒鐘的狀態科學家們在歐洲大型強子對撞機里面 ， 用1045萬億電子伏特強大能量推動 ， 讓兩束鉛離子在27km的地下管道中相向狂奔 ， 當將兩束鉛離子速度達到光速的99.9999991%時 ， 讓它們發生對撞 ， 瞬時產生了10萬億度的高溫 ， 出現了一個迷你版的宇宙大爆炸 ， 還原了宇宙大爆炸1秒前的場景 ， 那是一種高溫高壓下 ， 由夸克和膠子組成濃密的“原始粒子湯” 。
這個實驗既印證了大爆炸理論的預期 ， 也為能量轉化為物質提供了證據 。在對撞機的許多次實驗中 ， 質量和能量的相互轉化都嚴謹符合愛因斯坦的質能方程計算 ， 由此更證明了這個已經發現了100多年理論的偉大 。
在人類世界 ， 主要利用的是質量轉化為能量質量轉化為能量的條件很苛刻 ， 目前除了正反物質湮滅 ， 還沒有任何技術能夠將全部質量轉化為能量 ?，F在人類能夠掌握的質能轉化率最高的技術就是核聚變技術 。
人類在上世紀就掌握了核裂變和核聚變技術 ， 但一直到現在 ， 這種技術的可控性還只停留在核裂變上 ， 因此可以用于民用 ， 如核發電等 ， 為人類解決能源問題起到了重大作用 。
核聚變除了“轟”的一下氫彈爆炸 ， 還無法做到能量可控地緩慢釋放 ， 只有做到了可控緩慢釋放 ， 才能夠推上民用 ， 造福社會 。
核裂變是將重原子核分裂成更小的原子核 ， 在分裂過程中會虧損一部分質量 ， 這個虧損的量很小 ， 理論上只有不到0.1% ?，F在核裂變技術主要采用兩種原料 ， 即鈾235和钚239 ， 鈾235裂變過程質量損失約為0.0946% ， 钚239的損失約為0.0961% 。
核能是目前人類效率最高的質能轉化技術別看1公斤鈾或者钚的裂變 ， 只有不到0.1%的質量轉化為能量 ， 但這種能量對于人類過去的化學能源來說 ， 已經是無法比擬的了 。我們按照愛因斯坦的質能方程來計算 ， 1公斤核裂變燃料轉化出約1g質量的能量 ， 就是9*10^13J ， 這個能量相當于2500萬度電 ， 或25150噸炸藥爆炸能量 。

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