反物质武器
第二节 反物质武器
世界万物都是一个矛盾的构成体，都有其对立面，作为物质构成的基本粒子，也有其互为对立的另外粒子—反粒子，由它们构成了与物质相对立的反物质。
反物质武器
一、反物质武器的概念
世界是由物质组成的，物质是由原子组成的，而原子又由基本粒子组成。然而，基本粒子、原子和物质都有其对应的反粒子、反原子和反物质。除光子、π介子和η介子的反粒子是它们本身以外，所有的粒子都有其对应的反粒子。因此，自然界必然存在反物质(antimatter)。反物质(反粒子)又称镜像物质(粒子)，它们是相对正常或普通物质而言的。像粒子束武器一样，当反粒子也作为一种武器时，又一种新式武器就诞生了，即为反物质武器。
二、反物质武器的原理和特点
反物质是与正常物质相反地或镜像地存在着的一类物质形态。正常物质的基本粒子和相应反物质的基本反粒子的主要同异性表现在:它们具有相同的质量、自旋和寿命;如果它们有电荷，则电荷绝对值相等且符号相反;它们均有重子数(一种量子数)或轻子数;它们都有奇异数(一种量子数)，且大小相等符号相反;反粒子衰变的产物(粒子)是相应粒子衰变产物(粒子)的反产物(反粒子)，反粒子的自旋与磁矩之间的排列或反排列都与普通粒子的情况相反;它们具有大小相等符号相反的磁动量。
从理论上讲，至今发现的112种元素都存在其反物质。反物质既可以以反夸克、反介子、反超子、反μ子(μ+)、反电子(正电子e+)、反质子、反中子等形式存在，也可以以反氘核、反氚核、反氦核、反氢原子或大块的反物质乃至反星体等形式存在着。一个电子(e-)的电荷绝对值为e时，则正电子(e+)的电荷为正e，一个反质子带一值为负e的电荷，反夸克可携带正e/3或负2e/3的电荷。正电子和反核能组成反原子。若能把一个反质子和一个正电子组成反氢原子，则用此法可制造出反氢物质。
反粒子的自旋方向都是相反的，中子虽然不带电荷，但它的磁矩却不为零(负磁矩);而反中子的南极恰是中子磁矩的北极，具有正磁矩。此外，反原子的正电子和原子的电子它们绕核的旋转方向亦相反。
如果物质是由反质子、正电子和带有正磁矩的中子构成，则这种物质就是反物质。当它与正质子、负电子和带负磁矩的中子组成的正常物质混合时，在适当条件下将发生湮没反应。所谓湮没，就是指粒子(物质)与反粒子(反物质)相互作用而生成其他粒子，并以场形式释放能量的过程。此时所释放的能量叫湮没能。正如前述，虽然正、反物质湮没，看不见了原物质，但物质并未消失，而转变成场物质。
根据爱因斯坦质能公式(E=mc2)，若高能粒子相碰撞后能量减少，相应地质量也必然减少，而减少的质量必然以其他形式存在;由于每种常规物质粒子的电荷和自旋守恒，因此必然产生镜像粒子。换句话说，E= mc2表明在一定条件下质量的减少，必然以物质场的形式释放能量;因此，若物质(粒子)与反物质(反粒子)发生湮没时，定然产生巨大的能量。若1千克的反物质与1千克的正常物质湮没时，将释放出1.8×1017J的湮没能量，这将比同样质量铀235完全裂变所释放的裂变能大130～1000倍。可见，反物质和物质混合湮没时，才是构成世界上储能密度最高的能源。
反物质在军事上的可用性就在于对湮没能的利用上。
反物质作为武器和军事应用，是基于它与常规物质湮没时释放湮没能的四个特性:
一是“凝聚”的质量全部“逸散”成能量，因此构成世界储能密度最高的能源，将比核武器大130～1000倍。
二是湮没独立进行，不像原子弹那样受临界质量约束，也不像氢弹或中子弹那样需要极高的点火能量。(https://www.daowen.com)
三是湮没反应释放能量非常迅速，所用的时间仅是核爆炸时间的万分之一，以致有人认为如此短的时间作为“炸弹”是不可能的。
四是湮没能以较轻的但能量很大的载荷体形式发射出来，即主要以π介子释放出;而π介子的能质比(能量/质量)将比裂变和聚变时相应的能质比高2000倍。
悄然登场的终极武器——反物质核武器
尽管科学家早已在理论上预言了反粒子的存在，并用实验设备成功地制造出许多反粒子，但是真正利用这些反粒子组成反物质依然需要做很大的努力。近几年在这个领域有相当大的进展。他们已制造出地球上最简单、最轻的反物质——反氢，为人类进入反物质世界创下了一个里程碑。
三、反物质武器的种类及作战功效
尽管前苏联的氢弹之父萨哈罗夫早在20世纪40年代就曾指出反物质作武器的光明前途;但因反物质制造技术跟不上需求，至今人们对这种武器的具体细节难以构想，乃至可否用反物质湮没原理制造“炸弹”的认识尚未统一。尽管如此，基于上述分析，仍可原则性地给出反物质在武器和军事方而的五点应用。
1．反物质炸弹。更科学的说法应叫物质湮没弹。将来很有可能利用反物质和正常物质湮没释能的性质，制成威力比核弹大得多的反物质炸弹。这种炸弹不仅威力大，而且体积小，无放射性，是独具特色的新概念武器。
关键技术之一是如何解决使反物质(反质子)克服原子核外围的电子壳层的斥力而接近核的困难，以及克服反物质和正常物质间的等离子体层这一难逾越的障碍。
2．改进核武器。我们已经知道，对氢弹和中子弹所用的聚变燃料，需提供点火能量使其达到高温才能发生聚变核反应;并且以往都是用小型原子弹裂变反应提供能量的，这样导致氢弹和中子弹体积过大，并存在放射性污染，不“干净”。未来，使用极少量的反物质便可点燃氢弹和中子弹，不仅加强了氢弹的威力，而且体积小，无污染。例如用1微克反氢便可代替3～5千克钚来点火氢弹。物质和反物质的湮没反应在瞬间进行，从而提供热核聚变所需的点火能量。如果选用的压缩程度提高，就得到一种具有增强效应的氢弹;如果压缩程度减小，能得到新型中子弹的效果。在这两种情况下，核电磁脉冲效应有放射性污染效应，都比同当量的原子弹和氢弹小得多。利用反物质改善和加强核武器性能，是非常有前途的。
3．反物质射束武器。在粒子束武器中，中性粒子(如氢原子)武器的射束粒子不带电，前进轨迹不被地球磁场所弯曲，可作为品质优良的射束武器用于军事。具体地，如果一氢原子束被加速到2千兆电子伏特的能量(相当光速的94%)，它打击从敌方飞来的目标时将释放出大量的γ射线、正电子和电子，这些射线可能使目标控制系统永久失灵或逻辑混乱。如果不用氢原子束而使用反氢作射束武器，所用的反氢束流仅为氢束流的10%就能达到同样的打击效果;若再增强反氢束流，其打击目标的效果更佳。当200兆电子伏特的反氢束碰到导弹战斗部而湮没时，恰有2千兆电子伏特能量的π介子和γ射线放出;因此，可仅用1微克反氢就能做成一个全方位的中性粒子束武器。
4．作新概念武器的高能密度能源。反物质与物质湮没时产生大量高能π介子，利用磁场将其形成高强度的π介子流，每微克反物质可产生100毫安量级的流强。通过适当的装置将π介子流引入脉冲磁流体发电机的发电通道，以此激励脉冲磁流体发电机产生强大的脉冲功率。此脉冲功率源可为电炮(电磁炮和电热炮)、强激光武器(含X和Y射线激光)、粒子束武器(含等离子体射束武器)、电磁脉冲武器(含高功率微波武器)等提供强大的能量;这些武器正苦于能源容量和储能密度不足，倘若反物质和物质的湮没能可供利用，届时将使这些武器面貌焕然一新，例如若利用埋没能，X射线激光武器的效率可提高10～1000倍。
5．反物质火箭。反物质作为火箭推进剂，将使火箭速度得以神奇般地提高。因此，它可作为未来战略、战术导弹的火箭推进剂。届时使用这种推进剂的导弹，可用作拦截敌导弹的动能武器。将来人类在其他星球上开辟生存领域，人类星际航行和星际军事活动(运送武器或武装人员)，必然提到议事日程上来。届时使用反物质作高效推进剂代替现在的化学推进剂，才能保障在有限时间内往返星际而不致老死在飞船上，而目前的化学推进剂无法在百年之内到较远的星际间旅行。
毋庸置疑，反物质作为新兴的科学技术正在蓬勃发展。向来，人们被时代和传统观念所局限的思维认为不可能的事情，几乎全被后来的科学技术进步所制造出来。反物质和其他新概念武器一样，在今天看来似乎难以实现，将来必然为进步的科学所制造出来，而且时间不会长久。1996年1月，欧洲核子研究中心，克服“像在火炉中制造雪花”那样的困难，制造出九个反氢原子，这是前所未有的创举;1996年11月22日，设在伊利诺州马达维亚的费米国家加速器实验室宣布，他们也制造出七个反氢原子。这些成就再次证明，如果技术有进一步改进，大量生产反物质原子将是可能的。费米实验室的成就更有意义，因为它的加速器在生产成千上万的反氢原子方面的潜力更大。终究会有一天，人类能制造出大量的反物质，并把它们用于推动科学技术发展和制作反物质新概念武器。