또 다른 더 터무니없는 생각은 가벼운 돛 추진 기술이다. 물리학자 로버트가? 전달 권장 사항은 1962 에 있습니다. 우주선은 연료를 휴대할 필요가 없고 거대한 돛을 휴대한다. 달의 레이저 배열은 고에너지 레이저를 발사하여 돛에 집중한다. 이론적으로 이 기술은 우주선의 최대 속도를 1/5 광속으로 만들 수 있다. 하지만 이런 대개방 기술은 현재 개념적으로만 존재하고 있어 22 세기 말에야 실현될 것으로 예상된다.
가벼운 돛 기술을 이용하여 깊은 우주를 탐험하는가? 스타 촬영 계획? 창시자 피트? 피터 워든 (Pete Worden) 은 심공 탐사를 현실로 만들 수 있는 두 가지 방법이 있다고 생각한다. 하나는 우주선을 더 작게 만드는 것이고, 다른 하나는 보다 효율적인 에너지를 이용하여 필요한 추진력을 형성하는 것이다. 어떻게 다른 행성에 더 많은 지능형 탐지 장비를 탑재한 우주선을 발사하는 것을 고려해 볼 수 있습니까? 그의 대답은 1/5 광속의 속도로 소형 항공기를 우주로 날릴 가능성이 가장 높은 방법은 반물질을 추진로켓의 동력원으로 이용하는 것이다.
첫째, 반물질이란 무엇입니까?
첫 번째 반물질 입자는 1932 미국 물리학자 칼? 데이빗? 칼 데이비드 앤더슨은 양전자를 발견했습니다. 우주 광선의 고에너지 입자를 연구할 때, 그는 우주 광선이 실험 대상과 상호 작용할 때 전자처럼 보이지만 양전하를 띤 입자를 생산할 수 있다는 것을 발견했다. 그는 이 입자를? 양전자? 。 그 후, 반양성자가 발견되었는데, 이것은 양성자의 성질과 정확히 같은 입자이지만 음전하를 띠고 있다. 사람들은 이 모든 입자들을? 반물질 입자? 질량, 스핀 및 기타 특성은 우리의 일상 세계를 구성하는 입자와 동일하지만 반대 전하 기호를 가지고 있습니다.
반물질은 이론적으로 가장 효율적인 연료이다. 반입자와 정입자가 충돌할 때 서로 파괴되어 고에너지 광자가 되기 때문이다. 이 과정을 인멸이라고 한다.
인멸은 양수 및 음수 물질의 질량 100% 를 에너지로 전환시킵니다. 아인슈타인의 질량에너지 방정식 E = MC 2 를 따르며 핵융합보다 효율이 높다 100 배. 일부 학자들은 약 1 그램의 양수 및 음수 물질이 소멸된 에너지가 그해 히로시마에 투입된 세 개에 해당한다고 계산했다. 어린 소년? 원자탄.
따라서 반물질 엔진의 전망은 매우 매력적이며 반물질은 항공기 연료로서 우주에서 고속으로 날 수 있다. 원칙적으로 소형 로봇 탐사선은 반물질 연료 몇 그램만 휴대하면 광속의110 으로 가속할 수 있다.
둘째, 반물질은 어디에 있는가
우주의 탄생 초기에, 긍정적이고 부정적인 물질은 원칙적으로 쌍으로 나타나서 광자로 완전히 변환되어야 한다. 그러나 양수 및 음수 입자의 수가 정확히 같으면 우리의 세계는 태어날 수 없습니다. 우리 세계의 존재는 빅뱅 이후 양수 및 음수 물질이 서로 인멸된 후 남은 정물질이 현재의 우주를 구성한다는 것을 의미한다. 그렇다면 우주 어딘가에 반물질로 완전히 구성된 세계가 있을까요?
경험상 지구 근처에는 대량의 반물질이 있을 수 없다. 왜냐하면 지구의 대기는 매우 높게 확장될 수 있기 때문이다. 지상 근처에 대량의 반물질이 있다면, 우리는 매우 강한 인멸과 에너지 방출 사건을 보게 될 것이다. 마찬가지로, 태양도 반드시 정물질로 이루어져 있어야 한다. 왜냐하면 태양 입자 때문에? 태양풍이 줄곧 지구 표면에 불어와 인멸하지 않았다. 확실히 태양계의 모든 천체는 정물질로 이루어져 있다.
태양계 밖에서도 별은 성간 매체로 가득 차 있다. 은하계의 일부 별들이 반물질로 이루어져 있다면, 우리는 이 별과 다른 별 사이의 격렬한 에너지 방출을 볼 수 있을 것이다. 하지만 먼 우주 어딘가에 작은 반물질 세계가 존재할 가능성이 있는데, 그 세계 경계의 인멸 현상은 우리에게서 너무 멀고 너무 약하기 때문인가?
1996 년 미국계 중국인 물리학자 정조중 교수가 우주에 거대한 영구 자석을 발사했다. 이런 영구 자석을 알파 자기스펙트럼이라고 한다. 전기를 띤 입자가 자기스펙트럼에 들어갈 때 질량과 전기를 측정하여 연구원들이 일반 물질 입자와 반물질 입자를 구분할 수 있도록 도울 수 있다. 알파 자기스펙트럼에서 반헬륨핵이 발견된다면, 우주의 먼 곳에 완전히 반입자로 구성된 세계가 존재한다는 확실한 증거가 될 것이다. 그러나 지금까지 알파 자기스펙트럼은 아직 이런 발견을 하지 못했다.
왜 우리는 우주에 그렇게 많은 양의 물질을 관찰할 수 있지만, 극소량의 반물질만 관찰할 수 있는가? 과학자의 해석은 무엇입니까? 이것은 확인되지 않은 이론입니까? 빅뱅에서 발생하는 정물질과 반물질은 거의 같을 뿐, 정물질의 총량은 반물질의 총량보다 약간 많다. 물리 법칙의 어떤 방면은 이런 불균형을 이론적으로 실현할 수 있게 한다. 정물질과 반물질은 함께 인멸해야 하지만, 좀 더 많은 정물질이 대인멸에서 살아남아 오늘날 우주의 모든 것을 형성한다.
셋째, 어떻게 반물질을 얻을 수 있을까
지구상에서 고에너지 물리학자들은 이미 반양성자와 양전자를 만드는 기술을 익혔다. 대형 가속기에서는 양성자 한 다발이 매우 높은 에너지로 가속되어 목표를 향해 발사된다. 이 양성자의 운동 에너지는 매우 높아서 그 자체의 정적 질량의 수십 배에 달한다. 대상과의 충돌에서 양성자의 운동 에너지는 새로운 입자로 전환될 수 있다. 이들 입자의 유형은 매우 복잡하며, 개자, K 개자, 양성자를 포함하여 소량의 반양성자를 생산한다.
유럽 연구위원회? 뉴클리어 (일명 유럽 입자물리학 연구소) 는 일찍이 1980 년대에 이런 방식으로 대량의 반양성자를 생산할 수 있었다. 반양성자가 생성된 후의 속도와 방향은 다르다. 이러한 반양성자를 수집하려면, 같은 속도로 냉각시켜 저장으로 인도할 수 있는 방법을 찾아야 합니다.
반물질을 저장하는 간단한 방법은 자기장에 도입하여 자기장에서 회전할 수 있도록 하는 것입니다. 1987 년 미국이 발표한 반물질 추진기 조사에 따르면 당시 수집한 반양성자의 수는 수조 조 (10 12) 였다.
가속기의 실험에 따르면 우주 빅뱅을 시뮬레이션하는 온도에서 에너지는 입자와 반입자를 생성할 수 있다. 그것은 우선 정물질과 반물질의 기원이다.
넷째, 반물질을 어떻게 저장할 것인가
반양성자는 자기장에 의해 억제될 수 있는 하전 입자이다. CERN 이 반물질을 축적하는 데 사용하는 구속체는 부피가 크고 반물질 밀도가 매우 얇다. 로켓 엔진에 반물질을 사용하려면, 그것을 더 효율적으로 저장할 수 있도록 고체로 냉각시켜 일반 물질의 밀도에 도달해야 한다. (존 F. 케네디, Northern Exposure (미국 TV 드라마), 로켓명언)
안전보관도 반물질 추진기의 가장 큰 어려움 중 하나다. 19 세기 다이너마이트 전문가들은 니트로글리세린이 가장 위험한 다이너마이트라고 생각할지도 모른다. 석두 위에 몇 방울만 떨어뜨리고 망치로 두드리기만 하면 됩니다. 그러나 이런 위험은 반물질 앞에서 왜소하다. 반물질은 진공 용기에 떠 있어야 하며, 일반 물질과의 접촉을 완전히 차단해야 하며, 일반적으로 자기장이나 전기장 제약을 통해 이뤄지는 것으로 여겨진다. 이런 저장 방법은 이미 소량의 일반 물질에서 테스트를 거쳤지만, 그 안전성은 자세히 조사해야 한다.
동사 (verb 의 약자) 반물질 추진 로켓의 전망
일찍이 1953 년 독일 로켓 과학자 오건 산거 (Eugen Sanger) 는 우주선이 반물질로 추진될 수 있다고 제안했고, 이후 반물질 연료 로켓은 공상 과학 소설가들이 가장 좋아하는 성간 교통수단이 됐다.
과학자들은 긍정적이고 부정적인 물질의 인멸이 엄청난 에너지를 방출하고 가장 효율적인 연료라고 생각한다. 각 1000 g 로켓 엔진 연료의 역할을 비교하면 화학반응은1X10/0 7 줄을 생성하고 핵분열은 8X10/KLOC 를 생성합니다. 이런 반물질이 추진하는 로켓은 우주 왕복선처럼 거대한 연료 탱크와 추진기의 연료를100mg 의 반물질로 완전히 대체할 수 있어 우주선의 자중을 크게 줄일 수 있다.
과학자들은 반물질로 로켓을 추진하면 17 그램의 반물질만으로 광속으로 가속할 수 있는 1/ 10, 지구에서-알파 반인마자리 (지구로부터 4.37 광년) 까지 가속할 수 있다고 생각한다 하지만 반물질 생산은 쉽지 않다. 반물질을 대량 생산하는 데는 시간이 걸린다. 현재 이 방법은 여전히 대형 충돌기를 사용하기 때문에 비용이 매우 비싸다.
현재 반물질 추진 시스템과 반물질 엔진의 제조는 여전히 장애에 직면해 있다. 예를 들어 반물질의 상태는 불안정하다. 저장용기에 닿으면 치명적인 핵폭발이 발생한다. 과학자들은 긍정적이고 부정적인 물질이 인멸된 에너지의 일부가 선미에서 뿜어져 나오고, 다른 부분은 뱃머리에서 뿜어져 나오고, 결국 전방에 부딪친다고 가정한다. 윈드서핑은 뒤로 접어서 물질의 두 부분이 함께 우주선을 추진할 수 있게 한다. 낙관론은 향후 50 년 동안 빛의 속도의 0.4 배에 달하는 반물질 추진 우주선이 현실이 될 것으로 전망했다.
흥미롭게도, 미래의 우주선 기술이 속도를 빛의 속도에 매우 가깝게 할 수 있다면 상대성 이론에 따르면 우주선의 시간 흐름은 매우 느려질 것이다. 지구인의 관점에서 볼 때, 그러한 우주선이 은하계 중심까지 날아가는 데는 수천 년이 걸리지만, 우주선에 타고 있는 우주비행사들에게는 며칠이 걸릴 수 있습니다. (데이비드 아셀, Northern Exposure (미국 TV 드라마), 지구명언) 어느 날, 그들이 살아 있는 동안 은하계를 날아 광대한 우주를 탐구했을 때, 지구상의 인류는 이미 멸종되었을 것이다.