一个是宇宙中吞噬万物的终极天体|把反物质炸弹丢进黑洞会怎样?

一个是宇宙中吞噬万物的终极天体 , 一个是质能转化率100%的终极武器 , 如果这两个家伙狭路相逢 , 究竟谁更勇呢?
黑洞想必不用过多介绍 , 大家已经很熟悉了 , 而反物质的概念之前在量子系列里也详细介绍过 。 有些小伙伴经常把反物质和暗物质搞混 , 它俩完全是两码事 。 暗物质目前只是一种假想中的物质 , 它只存在引力效应 。 因为不参与电磁等相互作用 , 暗物质无法通过电磁波形式进行探测 , 所以我们没办法像对待普通物质那样直接对它进行研究 , 因此我们对暗物质知之甚少 。
而反物质已经不是什么新东西了 , 早在上世纪30年代就已经被理论预言并发现了 。 所以相对于暗物质来说 , 我们对反物质可以说已经非常了解 。
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我们知道 , 反物质是一种具有与正常物质相反状态的物质 。 比如本应该带负电的电子 , 如果它带了正电 , 则被称为正电子 , 也就是反电子 。 反电子也是人类发现的第一种反物质 。 同理 , 如果本该带正电的质子它带了负电 , 那么它就是反质子 。 而反电子和反质子如果能凑一块儿的话 , 那么我们就得到了真正的反物质——反氢原子 。
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欸 , 这东西可不是空想 , 现在人类确实已经有了制备反物质的能力 , 虽然只是反氢原子这种粒子级别 。
很多人知道 , 反物质最大的特点 , 就是一旦它和正物质相遇 , 就会立马发生湮灭反应 , 两者的质量完全转化为能量释放出来 , 质能转化率100% 。 或许可以说 , 这才是绝对意义上的终极能源 。 相比之下 , 核聚变简直像个玩具:无论是可控核聚变还是不可控的氢弹 , 聚变反应的质能转化率还不到1% 。
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湮灭反应的百分百转化率是个什么概念?我们可以简单看下爱因斯坦的质能公式 。
E=mc^2
这个公式非常简单 , 以至于我们一眼就能看到这里面存在一个超大的数字:光速的平方!所以哪怕是只有很小的一点质量 , 当它乘以光速的平方后 , 结果的能量都会异常的大 。
这种能量的威力究竟有多大?老规矩 , 如果用广岛原子弹来做计量单位 , 1g反物质和1g正物质发生湮灭的话 , 足以把广岛炸上三遍 。 所以用反物质来做炸弹 , 真的是再合适不过了 。
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不过问题是:目前人造反物质通常需要粒子加速器 , 制备成本非常非常高 。 比如1995年 , 研究人员先通过加速器制备出反质子 , 然后让反质子与氙原子核反应 , 产生出一对儿正负电子 。 其中正电子如果碰巧被其他反质子捕获的话 , 这才可能得到一个反氢原子 。 可以看出 , 整个过程最终合成反氢原子的概率非常非常低 , 而且需要消耗巨大的能量 。
除了制备成本高以外 , 反物质的储存也是个大问题 。 你想啊 , 自然界的物质几乎都是正物质 , 好不容易造出来点反物质 , 可能稍不留神就给湮灭了 。 所以反物质炸弹这种东西 , 目前还只存在于科幻作品中 。
如果先不考虑技术可行性 , 假设我们通过更先进的技术或者不计成本造出来了反物质炸弹 , 那么如果把它丢到黑洞里去 , 会发生什么呢?
首先要先明确一个问题:反物质炸弹究竟是完全由反物质组成的 , 还是由反物质和正物质共同构成的炸弹 。 如果它只有反物质 , 那就相当于整个炸弹就是一块反物质 , 当它遇到了正物质后 , 就会自行发生湮灭反应释放能量 。 如果我们仅仅是扔这样一块反物质进去 , 那么它可能在还没到达黑洞的路途中 , 就和一些星际物质发生反应 , 这显然不是我们想要的 。 所以假设我们的炸弹是由反物质和正物质共同构成 , 这样它的爆炸时机更加可控 。 (到后面你会发现 , 其实这两种方式对黑洞来说没啥区别 。 )