。将反物质放入一个寻常的容器中是自杀行为。当反物质接触到容器壁,它会爆炸。如果反物质如此不稳定,那么应该如何处理它呢?一种方法是先将反物质电离成气态或者离子,随后将它安全地封闭在一个“磁瓶子”(magicbottle)中。磁场会防止反物质碰触容器壁。
要制造一台反物质发动机,需要将一束稳定的反物质流注入一间反应室中,在那里它将被小心地与普通物质相结合,制造出一次控制之下的爆炸,类似于化学火箭制造的爆炸。这一爆炸制造出的离子随即会被从反物质火箭的一端发射出来,创造出推助力。由于反物质发动机将物质转化为能量的效率很高,理论上它是未来恒星飞船最令人感兴趣的发动机设计之一。在《星舰迷航》系列中,反物质是“企业号”的能量来源,它的发动机是由控制之下的物质与反物质相撞提供能量的。
宾夕法尼亚州立大学的物理学家杰拉德·史密斯(GeraldSmith)是反物质火箭最主要的倡导者之一。他相信短期内,只需小小4毫克的正电子就足以将一架反物质火箭在几星期内送上火星。他注意到,反物质内包含的能量比普通火箭燃料中包含的能量大10亿倍。
制造这种燃料的第一步是通过粒子加速器制造成束的反质子,随后将它们储存在一个史密斯构建的“潘宁阱”(Penningtrap)中。在建造过程中,潘宁阱重量为220磅(大部分是液氮和液氦的重量),将在一个磁场中储存约1万亿反质子(在非常低的温度下,反质子的波长比容器壁中原子的波长长数倍,因此反质子大部分会从容器壁上反射回来,而不是自我对消)。他说,这样的潘宁阱应该能够将反质子保存约5年(直到它们最终与普通原子混合,被对消)。他的潘宁阱应该能够储存约十亿分之一克反质子。他的目标是制造出能够储存多达1微克(百万分之一克)反质子的潘宁阱。
尽管反物质是地球上最珍贵的物质,但它的成本每年都在持续大幅下降(目前1毫克约花费62.5万亿美元)。一台正在芝加哥市外的费米国家实验室制造中的粒子注入器应当能够将反物质的产量提高10倍,从每年1.5微毫克增加到15微毫克,这将把反物质的价格拉低。然而,NASA的哈罗德·杰瑞希(HaroldGerrish)相信,随着进一步的改良,价格可以较为实际地下降到每微克5000美元。新墨西哥州洛斯阿拉莫斯的新奈吉技术公司(SynergisticsTeologies)的史蒂文·豪(StevenHowe)博士说:“我们的目标是将属于科幻小说中激进范畴的反物质转移到交通和医学中应用的商业范畴。”
迄今为止,能够生产反质子的粒子加速器并非特别设计用于这一用途,因此它们效率不高。这样的粒子加速器主要目的是作为研究工具,而不是反物质工厂。这就是为什么史密斯想象着建造一台特别用于生产大量反质子、能够降低成本的新型粒子加速器。
如果反物质的价格可以通过技术改造和大量生产进一步降低,史密斯期盼有一天反物质火箭能够成为行星间和(或许是)恒星间旅行的常用交通工具。然而,在那天来临之前,反物质火箭将停留在纸上阶段。
反物质在地球上如此难以制造,在宇宙中找到反物质是否会比较容易?遗憾的是,在宇宙中对反物质的搜索所获甚微,使物理学家们相当惊讶。我们的宇宙是由物质、而非反物质组成,这一事实难以解释。我们可以天真地假设,宇宙初始时有相同、对称数量的物质和反物质。因此反物质的缺失令人不解。
最有可能的解释是由安德烈·萨哈罗夫(AndreiSakharov)首先提出的,他在20世纪50年代为苏联设计了氢弹。萨哈罗夫的理论说,宇宙初始,物质和反物质的数量在