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解析激光推进技术的应用于发展

2013-03-08 10:54
安娜PARKER
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  科学家进一步发现反物质可以提供密度最高的能量源,非常适合于进行恒星际航行。此外,该反物质反应释放能量是自发性的,不需要任何复杂的反应堆系统或者笨重的启动程序进行诱导反应的进行。一种反物质火箭动力系统的可能性技术涉及到施温格电子偶产生的量子效应,目前我们通过实验探索到宇宙中所有已知形式的能量,宇宙可被准确描述为是一种量子场域。每个真空行为的模式就像一个简谐波振动发生器,简谐振动的量子机械属性是基态波动的展现,作为海森堡不确定性原理的一个结果。

  当反物质不断积累到足够的量时,宇宙飞船就有了返航时的燃料供应,以满足回程时加速段和减速段的动力需求,科学家认为这是一种未来用于人类恒星际航行探索的可能方法。但其中有一个关键性且独特的因素,即科学家建议可通过电场创建质子-反质子对,通过额外电场自发形成粒子的机制已经应用于当代的粒子物理学领域,包括对黑洞量子蒸发、黑洞附近形成电子-正电子的研究。虽然本项研究还处于较早的发展起步阶段,但是已经有相关论文得到发表,如2011年公布的《星际探索飞船系统:从真空到反物质火箭的研究》。

  基于该理论研制出来的宇宙飞船动力系统在进行恒星际航行的加速段和减速段所消耗的燃料可以大大减少,仅飞船自身携带的燃料就可以满足。在抵达目标恒星系统后,宇宙飞船将会自动计算出一个稳定的公转轨道,通过巨大的太阳能电池板作用该阶段的能量供应,科学家设计的太阳能电池板面积将达到数百平方英里。恒星光的能量将被转换为激光能量,并通过施温格电子偶产生量子效应从真空中创建反物质。

  如同经典物理学中我们所相信的那样,真空并不缺乏物质和激光能量,但这也是量子效应活跃的舞台。在狄拉克发现描述电子运动的相对论性量子力学方程之后,一位诺贝尔奖得主、物理学家朱利安施温格尔(JulianSchwinger)意识到一个足够强的电场可创造出正负电子对。当激光强度大于某一临界值时,真空两极分化可诱发电子偶产生,然而实现该过程的前提条件是需要强大的电场。目前的实验室研究进展使得人们对其增加的希望,发现了激光可以很快帮助我们实现这个非常关键的电场。

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