核聚變威力巨大,誇克聚變威力更大,誇克彈會成為新的核武器嗎?
來源:科學信仰
發布時間:2021-06-07
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與(yu) 常規武器相比,核武器爆炸所產(chan) 生的威力是巨大的,而巨大威力的背後是巨大的能量釋放,那麽(me) 裝藥量隻有幾十公斤的核武器,憑什麽(me) 能夠釋放出如此巨大的能量呢?

表麵上看起來核武器的裝藥量隻有幾十公斤,而實際上真正能夠參與(yu) 核反應的部分更是少得可憐,以廣島原子彈為(wei) 例,它的裝藥量大概在50公斤左右,而實際上真正參與(yu) 反應的材料不足1公斤,而就是這1公斤的材料所產(chan) 生的裂變反應就造成了總麵積達12平方公裏的巨大破壞,死亡人數超過了7萬(wan) 人。1公斤的核材料憑什麽(me) 能夠產(chan) 生如此巨大的破壞力呢?關(guan) 鍵就在於(yu) 質量的損失。我們(men) 知道質量和能量是可以相互轉化的,而從(cong) 本質上來講,質量就是能量的一種表現形式而已,關(guan) 於(yu) 質量與(yu) 能量之間的轉化關(guan) 係,我們(men) 可以通過質能方程一目了然,就是E=mc∧2。

E是能量,m是質量,而c∧2則是光速的平方,光速為(wei) 299792458m/s,可見它的平方是一個(ge) 極其巨大的數字,所以哪怕是隻有微小的質量,在乘以光速的平方之後,都會(hui) 得到一個(ge) 極為(wei) 巨大的值,而這個(ge) 值就是能量,所以隻要出現了質量上的損失,就必然會(hui) 產(chan) 生極為(wei) 巨大的能量。

之所以核武器的威力是常規武器所不能比擬的,就是因為(wei) 常規武器爆炸隻是化學反應,而化學反應前後的物質總質量是不變的,沒有產(chan) 生質量損失,而核反應就不同了,通過核反應,物質的質量會(hui) 發生損失,而這些損失的質量就轉化為(wei) 了能量。廣島原子彈實際參與(yu) 反應的材料不足1公斤,而這1公斤的材料通過核裂變反應而產(chan) 生了大約1克的質量虧(kui) 損,而就是這等同於(yu) 10顆黃豆的質量虧(kui) 損,對12平方公裏的範圍產(chan) 生了巨大的破壞。

通常我們(men) 所說的核武器有兩(liang) 種,一種是原子彈,而另一種則是氫彈,相比原子彈而言,氫彈的威力更加巨大,這是因為(wei) 氫彈的核聚變反應與(yu) 原子彈的核裂變反應相比,能夠產(chan) 生更大的質量虧(kui) 損。

那麽(me) 核聚變能夠釋放多大的能量呢?世界公認的最大的能量釋放方式就是正反物質湮滅,因為(wei) 正反物質相遇會(hui) 發生湮滅,也就是說全部的質量都轉化為(wei) 了能量,這比廣島原子彈1千克的物質才轉化了1克質量要厲害多了,所以沒有任何反應所釋放的能量可以超過正反物質湮滅。而核聚變所釋放的能量可以達到正反物質湮滅的0.0003%,如果與(yu) 核裂變相比,這大約可以達到它的10倍。那麽(me) 還有沒有能比核聚變釋放能量更大的反應呢?有,那就是誇克聚變。

本質上來講,誇克聚變也應該屬於(yu) 核聚變,但與(yu) 通常所說的核聚變不同,誇克聚變是在更小的物質級別上發生的。

通常所說的核聚變是物質在原子層麵上所產(chan) 生的聚合反應,在這種反應過程中,原子核中的質子和中子會(hui) 發生變化,而誇克聚變則深入到了質子和中子的內(nei) 部。質子和中子的內(nei) 部有什麽(me) 呢?就是誇克,一般認為(wei) 質子和中子都是由上誇克和下誇克所組成的,而誇克聚變就是在誇克層麵上所產(chan) 生的聚合反應,相比普通的核聚變而言,它能夠產(chan) 生更大的質量虧(kui) 損,也就能釋放出更大的能量。

這是理論,還是事實?是事實,以色列特拉維夫大學和美國芝加哥大學的科學家們(men) 聯合研究證明,通過使用大型強子對撞機推動原子高速運轉,讓原子各個(ge) 組成部分相互分離再碰撞聚合,在這一過程中,當誇克相互聚合時,便形成了誇克聚變,並釋放出能量。

誇克聚變釋放的能量有多大呢?大約為(wei) 正反物質湮滅的0.0024%,這是普通核聚變的0.0003%的8倍。

原子彈的威力已經十分驚人了,而氫彈的威力更是巨大,如果基於(yu) 誇克聚變而製造出誇克彈,威力該有多麽(me) 巨大呢?它是否會(hui) 成為(wei) 未來的一種新型核武器呢?

如果真的製造出了誇克彈,威力真的可以說是毀天滅地,但事實上幾乎沒有可能,因為(wei) 要基於(yu) 核反應來製造核武器,鏈式反應是關(guan) 鍵,以原子彈為(wei) 例,隻是一個(ge) 原子發生裂變沒有用,必須是一個(ge) 裂變能夠引發下一個(ge) 裂變,於(yu) 是牽一發而動全身,如此才能在瞬間釋放出巨大的能量,但誇克聚變目前似乎隻能在大型強子對撞機上實現,是無法產(chan) 生鏈式反應的。其實這也是一件好事,因為(wei) 武器的威力越大,人類所麵臨(lin) 的危險也就越大。


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