超星空文明 第二百一十八章反物质引擎

    周晨听完了然地点头，制约反物质实用化的，可不就是这三个环节的问题嘛！

    如何生成反物质、如何保存反物质，以及如何利用反物质，这三个问题如果能够解决，那么整条有价值的能源途径就串起来了。

    “现在有解决的方案吗？”他问道。

    “关于第一个问题，反物质的生成，从已有的理论来看，生成反物质似乎并不是太困难的事，尤其是在我们具备超大型粒子对撞机的情况下！”

    古斯塔夫点了点头，脸上带着淡淡的笑容。

    根据已经被证实的粒子模型理论，我们知道原子是由原子核和电子构成的，而原子核则由带正电的质子和不带电的中子构成，那么当原子核发生碰撞并且破碎之后，质子和中子又是由什么构成的？

    其实答案已经很明确了，质子和中子是由夸克构成的！

    这里面，夸克主要有两类，分别是自身带“+2/3电荷”的上夸克，和自身带“-1/3电荷”的下夸克。

    周晨他们已经通过粒子对撞实验验证了粒子模型的正确性，观察到了全部六十一种基本粒子，而组成质子和中子的“上夸克和下夸克”，正是六十一种基本粒子中的两个。

    “两个上夸克、一个下夸克”构成带“+1电荷”的质子，显示带正电。“一个上夸克、两个下夸克”构成正好处于电中性的中子，不带电荷。

    既然质子和中子本身是由三个夸克构成的，那么当原子核高速运动并发生碰撞的时候，只要力道大到一定程度，质子和中子就会裂解成上夸克和下夸克，随即随着环境温度的下降，上夸克和下夸克又会发生重组，重新凝聚成质子或者中子。

    但这里有一个问题，上夸克和下夸克会进行怎么的重组呢？

    以氦原子核为例，它的原子核由两个质子和两个中子构成，我们可以认为它在碰撞后会裂解出六个上夸克和六个下夸克，当然实际碰撞的时候不可能只出现上夸克和下夸克，极端环境下化作能量的“物质”会重新凝聚，形成所带电荷数正好相反的正夸克和反夸克，正、反夸克湮灭后得到光子，光子碰撞后又会形成正、反夸克。

    那么在碰撞舱中就会存在许许多多个上夸克和下夸克，以及它们的反夸克。这些夸克在重组的时候也会呈现多种可能性的产物：质子、中子、反质子、反中子；

    而中子和反中子会衰变成质子和反质子，那么碰撞舱中最后将会留下质子和反质子。

    也就是说，强烈的碰撞能够制造出一定量的正物质和反物质，关键在于将它们及时分离开，不让它们发生湮灭。

    反质子的量肯定是少于质子的，如果发生湮灭，最后重新凝聚的物质只会是正物质。

    “我们可以对超大型粒子对撞机进行改造，通过质子与反质子电性不同的特点，对它们进行分离！”

    “难点在于碰撞舱中具有大量杂乱无章的粒子，分裂时具有较大的难度。”

    古斯塔夫叹了口气道。

    庄晓鹤想了想，道：“或许我有一个可行的思路！”

    “什么思路？”周晨将目光投了过去。

    “我们可以让碰撞舱内持续发生粒子的对撞，制造出一种极端的环境，这个环境恰好处在能量可以比较好的转化成物质的区间内！这样既有大量的物质碰撞转化为能量，又有能量重新凝聚成物质！”

    古斯塔夫听完，提出意见：“这样的话需要对内部的温度进行十分严格的把控。”

    “是的，这时候极端环境的程度十分关键！”庄晓鹤点头，“我们需要经过多次实验，积累大量的数据来确定一个理想的环境，这个环境要让带电荷的上夸克和下夸克以及它们的反夸克正好凝聚成正反物质！”

    “而在发生能量与物质间转化的同时，我们可以纵向施加一个强大的磁场，在正反物质刚刚形成的刹那，对它们进行快速分离！”

    正反质子的电性不同，自然朝着两个方向飞行！

    “但这里又有一个问题！”

    周晨皱了下眉头说道：“超大型粒子对撞机本身需要横向的磁场对粒子进行加速，如果再施加纵向分离磁场，免不了要干扰到粒子的加速！除非……”

    “除非两者交替进行，在粒子刚好进入碰撞舱并发生碰撞时，快速改变碰撞舱内的磁场方向，将它变为纵向的磁场！”古斯塔夫眼睛一亮说道。

    周晨也是高兴说道：“如果我们把碰撞舱做得足够小，那么纵向磁场在某一瞬间的产生就不会对整个大圆环内高速运动的粒子造成影响。”

    “这需要极其精准的控制！”庄晓鹤一脸正色道。

    “所以我们还可以改进一下，最好使加速大圆环与碰撞舱不要处在同一个轨道圆上！”

    “你的意思是，加速归加速，碰撞归碰撞？”周晨眼睛一亮，问道。

    古斯塔夫点点头：“是的，或许我们可以在加速大圆环上开两个顺着圆环切线方向的通道，让粒子通过通道进入到碰撞舱，这样，一边可以持续不断的高速加速粒子，另一边则可以进行对撞实验，剥离出足够的反物质！”

    “持续不断的加速粒子，为对撞实验提供源源不断的原料，这真是太完美了！”周晨忍不住拍了一下手掌，假如这真的能够实现，那么获得大量的反物质就不是问题了。

    “这套设计可以实现吗？”他问道。

    古斯塔夫埋下头一阵计算，半晌后他抬起头肯定说道：“可以！不过所需要耗费的能源可能是正常对撞实验的十倍，只有这样才能保证拥有足够的反物质产出！”

    “能源不是问题！”周晨脸上露出笑容道。现在地球舰队，穷得只剩下能源了。

    “既然反物质的产生不再是问题了，那我们一鼓作气，再讨论一下反物质的储存！”

    没有好的储存手段，哪怕制造出再多的反物质也是枉然。

    “储存的问题其实我们可以从前人的思路当中找到办法，倒不是特别麻烦！”

    周晨便点头，充满兴趣道：“你说。”

    古斯塔夫笑了笑，道：“刚才我们已经得到了带正电的质子和带负电的反质子，通过磁场的引导，我们可以将它们引入到分别充满负电荷和正电荷的环境中，这样质子和反质子就会与电荷一起组装出氢原子和反氢原子。”

    “当然还没有完，我们还要让它们继续前进，刚才组装成原子的过程就像给钢球喷了一层金属漆一样。”

    听到这，周晨已经明白过来，不禁笑了。

    经过包装的原子已经对外不显现电荷了，它们看起来是中性的。

    很多人可能会认为，将反质子与正电荷接触，两者不会湮灭吗？当然是不会的，想想看，原子核与核外电子所带的电荷不一样，它们会湮灭吗？

    理由在于，核外电子不会跑到原子核那里去，虽然它们异性相吸，但核外电子的属性更加让它想要挣脱原子核的束缚，而不是靠近。

    而放在这里，反质子与正电荷结合成反物质，这里的正电荷必然是带正电的正电子，虽然自然界中没有天然的正电子，但有一个渠道却能够大量产生它们，那就是核聚变！

    核聚变过程中，四个质子聚变成一个氦核，同时会放出了两个电子中微子和两个正电子。可以说地球舰队现在正大量产生着正电子，随便分一部分过来，就能与反质子一起组装出反物质。

    “反物质的储存，我们可以考虑电子束潘宁阱！”庄晓鹤有些激动地道。

    周晨点了点头，所谓电子束潘宁阱，实际上通俗说就是通过一种特殊的磁场，将反物质约束在一定空间范围内！

    原理也很简单，虽然一般的原子是呈现电中性的，但它多多少少还是会带有一定的磁矩，通过特殊磁场可以进行约束，反物质亦然！

    周晨一拍手掌说道：“经过‘喷漆’的反质子变成了具有原子结构的反物质，然后将它们送入电子束潘宁阱，这样的话，我们就解决了反物质储存的问题。”

    “接下来还剩下反物质引擎……”

    古斯塔夫笑着说道：“反物质引擎恰恰是三个环节中最容易解决的，我们通过控制，一点一点地让‘燃料’进入反物质反应室，不就可以控制反物质引擎的功率了吗？”

    “正是如此！不过由于反物质是完全湮灭，释放出来的能量是远超核聚变的，所以我们对‘燃料’的控制必须达到原子级别！哪怕是一些大型的反物质引擎，也不能投入太大颗粒的反物质！”

    其实有了可控核聚变的技术之后，想要制造出反物质引擎，反而是十分容易的，因为它们除了原料不同之外，原理几乎完全一样，甚至反物质引擎除了对磁场约束有强烈的要求外，并不需要太苛刻的条件，这方面比可控核聚变更加“友善”。

    说起来，三个环节当中最困难的还是要数如何生成反物质，这对于科学家们而言是一个让他们挠头的问题，其中的极端环境如何把控，具体参数如何设定，需要通过大量实验，积累大量数据之后才可做出判断。

    但是不管如何，整套反物质引擎的原料生成到反应结束均有了较为详尽的理论支持，接下来要做的，就是如何将理论转化为实践。(未完待续。)