03.03 宇宙的最高能量是什么?

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宇宙中最强大的能量是什么?当150倍太阳大小的恒星爆炸时,它们会产生宇宙中最亮的光源,并在几秒钟内释放出与太阳在100亿年的整个生命周期中产生的能量一样多的能量。

这大约相当于10万亿兆吨炸弹的能量!



这些爆炸产生高能辐射束,称为伽马射线爆发,天文学家认为这是宇宙中最强大的东西。此外,这些伽玛暴可能会扼杀我们在其他星球发现生命的机会。

充满希望的科学家说我们在宇宙中并不孤独,但是如果这是真的,那么每个人到底在哪里?一种解释可能是宇宙中的生命真的很罕见,因为伽玛射线暴正在毁灭宇宙。



在地球上,伽马辐射是由元素的放射性衰变产生的,对生物极其危险。

这些超强伽马射线束——伽马射线爆发是由最强大的恒星爆炸类型——超新星产生的。



当一颗大质量恒星内爆时会发生光和能量的大爆炸。当这种情况发生时,爆炸会以非常高的速度向太空发射大量有害的伽马射线。

如果你所在的行星挡住了去路,伽马射线将向该行星所有生物问好,如果不是完全灭绝的话。然而,诸如此类的事件可能正在毁灭宇宙。如果其他行星与地球相似,那么将需要数十亿年的进化才能达到其他行星上的生命足够聪明和技术先进,能够建造飞船逃离太阳系,探索其他世界。

伽马射线爆发是宇宙中最亮的光源,是在冷战高峰期偶然发现的。20世纪60年代末,美国发射了一系列军事卫星,监测太空中是否有苏联核试验遗留伽马辐射的迹象。卫星确实发现了伽马射线,但是来自数百万亿光年之外的源头。



因为它们太亮了,我们可以在宇宙的各个角落观察到非常远的伽玛射线暴。我们平均每天探测到一个,这意味着一个星系每10万到100万年就会出现一次爆发,即使以宇宙标准来看,这也是罕见的。

据我们所知,我们的银河系从未经历过伽马射线暴。我们银河系中最有可能出现伽马射线暴的地方大约在7500光年之外,离地球的距离足够安全,但也相当近,爆发那晚看起来会像白天。


军机处留级大学士


要谈宇宙的最高能量首先要从我们人类最强的粒子加速器开始,对我们人类来说粒子加速器加速的粒子所达到的能量和速度分别是:7 Tev和99.99999988%C!这个成就相当惊人,但是和宇宙比起来不值一提,有点小儿科!

今天我通过题主的问题,一并解决三个大家关心的问题:

  • 宇宙的最高能量

  • 为什么宇宙的极限速度是C,
  • 为什么我认为粒子加速器十分安全,并不会像传说中的会制造什么黑洞,威胁地球,这太夸大其词了!

粒子物理学家一直在研究宇宙最高能量时的情况,这也是大型强子对撞机(LHC)的主要科学目标之一。大型强子对撞机达到了有史以来人类创造的最高碰撞能量。LHC通过运行两个5到7 TeV的粒子(其中一个TeV是1012电子伏,或1012 eV),使总可用能量达到14 TeV,而且我们人类目前创造的最高电子速度为299792457.9964米/秒,或者说是惊人的99.99999988%C,仅仅比真空中的光慢3.6毫米/秒!

这是我们在实验室中创造的最高能量也是最快的速度。通过将两个高能粒子相互撞击,这些可用能量将通过爱因斯坦著名的质能方程式,转化为新的粒子和反粒子,然后我们可以在碰撞周围的探测器中寻找生成的粒子,这是我们人类目前的成就,相当不错了!

但是在太空中有比地球上更大的粒子加速器。特别是,大质量星系中心的超大质量黑洞可以产生宇宙中最高的能量,使大型强子对撞机的能量相形见绌。黑洞创造出具有极高能量的粒子——被称为高能宇宙射线。

这时你可能会想我们人类已经在粒子加速器中达到了99.99999988%C,那么宇宙的高能射线为何依然没有超越光速呢?也可以这么说,宇宙为何不可能创造出任意高的能量粒子到达地球呢?

因为有东西挡住了去路!如果你把一颗子弹射入水箱,水会使子弹减速。

当你向宇宙发射高能粒子时,粒子是不会落入水中也没有空气阻挡。但是高能粒子会撞上了大爆炸遗留下来的辉光,即宇宙微波背景辐射。

来自微波背景光子的能量非常小:只有0.00023 eV左右。

如果你有一个能量足够高的粒子进入了宇宙微波背景,你释放的粒子会核微波辐射发生碰撞(相互作用),然后生成一个新的粒子并减速,就像子弹释放能量(主要是热、声音和压力波)并在水中减速一样。

像这样的碰撞能产生的最轻的粒子是中性π介子,每一个π介子需要消耗135Mev的能量。这里有一个相对容易计算的阈值,我们需要考虑三种能量。

  1. 来自微波背景的光子能量,E(cmb)

  2. 产生的新粒子的能量,E(new)
  3. 高能宇宙射线的能量,Eray

下面有一个相对简单的公式把这三种能量联系起来:

Enew² = 2 Eray ECMB

这意味着能穿过宇宙微波背景辐射到达地球的最高能量宇宙线大约是4 x 10ˆ19 eV。

这是高能宇宙射线到达地球最高能量。当它们撞击地球时,这可不是撞在地上或者山上,而是会撞上原子,这意味着高能射线不是撞上电子就是撞上质子。那么有多少能量可以产生新的粒子,我们使用和上面一样的公式来算一下。之前公式里的E(CMB)是微波背景下光子的能量,我们现在换成E(质子),质子的质能大约是938mev。

所以,宇宙射线用多少能量制造新粒子?大约是274 TeV。这个能量是大型强子对撞机的20倍。

这些高能量的宇宙射线不太常见;每年只有几千个能量最高的粒子撞击地球。但是,如果我们问在我们45亿年的历史中有多少这种巨大的能量撞击过地球,我们得到的数字是10ˆ15!

在地球的历史上有超过10ˆ15个事件的能量远远超过了大型强子对撞机的能量,而地球也完好无损,我们也生活的很快活。这就是为什么,在战胜宇宙射线的能量之前,我相信粒子加速器永远不会威胁地球的安全,目前的说法都是无稽之谈。


量子科学论


宇宙中的最高能量(目前发现)应该是伽玛射线爆了。

利用伽玛射线爆,灭天灭地灭银河系,简直就是分分秒秒的事!

伽马射线暴是已知宇宙中最亮的电磁爆炸,它可能因大质量恒星瓦解而形成,也可由中子星之间的碰撞等产生。

伽玛射线爆的能量有多大呢?说出来可能吓你一跳:

伽玛射线爆在一秒钟时间内释放出的能量,就能与太阳在100亿年生命周期内所释放出的能量总和相当。而一束伽马射线爆发每秒钟产生的能量就能与整个可见宇宙的全部星光总和相当。

简直是厉害炸了!

伽玛射线爆会以电磁波的形式向外传播,跟光一样,但是特殊的地方在于这种电磁波的波长要比正常可见光光要短太多,所以它也极具破坏力。

如果只拎出一个伽马射线光子,它所携带的能量就超过100万个可见光光子的总和,如果人体被这样一个光子击中,那么体内的DNA双链都会被瞬间击断。

伽马射线暴如此强大,以至于科学家们猜测4.5亿年前的地球生物大灭绝就是因为伽玛射线爆而引发的,而正是这一灭绝事件,造成了地球海洋中85%生命的灭绝。

至2015年,人们已经观测到了2000多个伽马射线暴,它们都是发生在距离我们120亿光年之外的地方,不过,说不定哪天,它也可能在我们“身边”发生。

所以,未来让人类灭绝的方式有很多,伽玛射线爆可能是其中最可能、最突然的方式之一。

瞬间死亡,连恐惧的时间都没有,或许这也是一种幸福吧。

伽马射线虽然强大,但人类已经知道它产生的原理(放射性原子核在发生α衰变、β衰变后产生的新核往往处于高能量级,要向低能级跃迁,辐射出γ光子,也就是伽马射线),并在2011年就已经能够制造出伽马射线,其亮度为太阳的1万亿倍,如今已经被应用在医学等领域。


科学重口味


.我用已发过的下文做些解释,虽还不能算最高能量,只能算是在地球上可获取的光子最高能量的意思:

《关于最强能量的高能光子》

2019.6.30

近日看了一条新闻:

中国与日本组成的研究小组人员专注于探测从遥远太空飞奔而来的光子。通过分析光子撞击大气粒子的相关数据,他们可以计算出光子的能量。最终,研究人员发现了24个光子能量超过100万亿电子伏特的高能光子,其中一个达到了450万亿电子伏特。据介绍,这是迄今为止第一次探测到能量在100万亿电子伏特以上的高能光子。

......................................

所以我就顺便告诉你不太好的消息------目前在地球上能够直接获取到的最强高能光子族的每个光子能量值已达到9760万亿电子伏特,其单个光子智商已达到10^4800,这是最基本的常识性小知识了.

这种可在地球上获取的最强光子族都不是属于我们这个"如来宇宙"里自产的光子,全都是从很遥远的超级宇宙由宇宙之间对接的九维时空隧道传输进口而来供给地球上的相关人员的生命卓越进化使用的进口产品.

而从我们这个"如来宇宙"里自产的最强能量的光子族的能量值也才达到696万亿电子伏特.

所以像我这种没什么文化又相当野蛮的人就属于"相关人员"之列了,这就可以十分便利地每天都在获取这种来自超级宇宙专门进口来的最强高能光子族能量供给自身进化使用.

我也认真做过统计:一般情况下,我大脑神经系统每天都会被认真注入来自超级宇宙进口的最强高能光子族数量不少于10^800个.这就保障了天天用脑不致于被活活用坏的现象产生的一个极为重要的举措,虽然不是算唯一的举措,毕竟大脑这部机器实在太复杂,要搞的维护大脑健康进化的重要举措真的是五花八门,只能就事论事分别讲述了.

当然做为人类大脑要想使用什么级别能量的光子做为重要能源的第一因素是由当事人大脑主光球与大脑神经系统神经元细胞使用的算法系统的版本级别来决定.

即要想使用到最强能量的光子族为自身大脑神经元供能,那么大脑动用的算法系统就不能低于宇宙三类高级智慧文明该用的算法系统,即使你大脑己用到了宇宙三类初级或中级智慧文明的算法系统都不行!所以这世上的一切都是"龙配龙,凤配凰,乌龟一定配王八"的事,做到匹配得当就对了.

所以做人愚痴顽固与聪明开放都是与大脑细胞可用的光子族的能量级100%相关,无人可以例外.

由此知识也可推论到大脑以下的全身细胞应用的算法系统的级别就决定了可以使用的光子级别了.这就为充分保障人体细胞可以长期健康不衰又不患病提供了十分有用的科学知识与专业技术的支持!

讲俗一点就是:让更强大能量光子成为人体细胞重要的健康维护专家就是做人该忙的正经事!决不是要玩成让更弱能量的光子来为健康助力!

所以年老色衰多病一定就是全身使用的光子族供能是越来越低级的光子族了.反之若可不断使更强的光子族为自身供给必须的能量,那么身强无疾就很现实了.

当然这世上总有一些人身体很好而脑子不太好,这正是供给身体细胞使用的算法系统一定较先进,而供给大脑细胞的算法系统比较落后的自然后果了.

所以做人万一能做成专业"雷神"那样脑子很好使身体也是非常好=二套算法系统都很先进的铁证了.

一切都是为了进化,而不同族的光子与不同族的人类也都是以此为原则生生不息,直到永远,所以不论你往哪里逃也是无处可逃,只能是英勇面对人间的重重难关的艰难挑战,否则做人不进则就必死了.......



宇宙时空联盟


小行星撞击地球产生的能量不是“高能粒子对撞击机”可以比拟的。

白垩纪陨石坑中央锥形成的地质构造要比“高能粒子对撞机”具体、生动、真实!






金童希瑞


本题不合适,能量涉及总体规模,能量最大的只能是宇宙,但宇宙无穷大,无法回答。

应该把“最高能量”改成“最高能密”。


▲许多类似的这幅图片,未必可信。

能量密度,简称能密(σ),是单位体积所含的能量:σ=E/V,国际标准单位是[J/m³]。

通常,粒子与天体的形状,可用球体表示。故能密公式也可写成:σ=0.75E/r³...(1)。

能量E包括:固有质量(m)所对应的惯性势能E₀=mc²,随身携带的旋进动能Ek=½mv²,

故总能量为:E=E₀+Ek=mc²+½mv²...(2)

故能密写成:σ=0.75m(c²+½v²)/πr³...(3)

显然根据(3),能密与粒子或天体的半径立方成反比。例如,半径越小,能密越大。

笔者认为,就目前我们所知的物理常识而言,只有质子,才是宇宙中能密最大的选项。

我们先来考察质子的能密。根据库仑定律与加速度定律,设质子半径为r,两质子间的最短距离为2r,质子以光速自旋。

库仑力=向心力:ke²/(2r)²=mc²/2r,我们有质子经典半径公式:r=ke²/2mc²...(4),

故质子半径为:r=1.53×10⁻¹⁸米=1.53毫费米...(5)。而电子经典半径为2.82费米,光子的最小半径为390费米。可以认为,质子是微观世界半径最小的亚原子粒子。



质子势能:E₀=mc²=938MeV =1.5×10⁻¹⁰J...(6),原子内的质子旋进速度:v=1.2km/s,质子动能:Ek=½mv²=7.2×10⁻²²J<<ek...>

可见,粒子能密主要取决于粒子固有势能。质子能密:σ≈0.75E₀/πr³=0.75mc²/πr³...(8)

将式(5)与式(6)代入式(8),可估算质子能密:

σ=0.75×1.5×10⁻¹⁰÷(3.14×1.53³×10⁻⁵⁴),有

σ=1.0×10⁴³[J/m³],这是一个超级天文大数。

以上答毕。以下提前回答异议人士。

有人不服,说中子或磁星或黑洞是最高能密,我给出证否的理由。



▲据说核子有三夸克加缪子,质子p=uud+μ,中子n=udd+μ。可怎么就能违背守恒定律?

中子是质子与电子的复合粒子。质子与电子之间有一个很大的距离,笔者估算大约是质子的旋进的半径,约1.5~8.6费米之间。

即中子半径至少比质子半径大1000倍,中子体积比质子体积大10亿倍,故中子能密比质子能密小10亿倍。

而中子星、脉冲星、磁星、黑洞之类,不外乎都是不同密度的中子星。它们的能密与中子基本一致。



▲中子星、脉冲星、造父变星、磁星的物理图景。黑洞与此类有何区别,谁也说不准吧?

还有人说:黑洞奇点或宇宙奇点的能密是无穷大的,我看,此类不着边际的神逻辑还是算了吧。

Stop here。物理新视野与您共商物理前沿与中英双语有关的疑难问题。


物理新视野


宇宙的最高能量是巨大黑洞的压缩能力,如果我们的地球被银河系黑洞所吞噬,那么黑洞会把地球压缩成像一个乒乓球那么大的质量,当黑洞吞噬过多的物质后,形成黑洞大爆炸的临界点,最终黑洞让自己爆裂自己。其次是巨大的黑洞磁场引力,它能把巨大的遥远的天体控制组成引力网,当巨大天体靠近黑洞磁场引力中心时,黑洞磁场引力便以加速度的引力把巨大天体拖住,使其脱离轨道,并以加速度向黑洞撞去。


陈健光1959


在宇宙之中。只有微观和宏观聚之一身的能量最高。(如,大海、电场、电磁场和高速旋转的磁场。都说黑洞和白洞的能量很大。但因为我只是耳闻,所以还不敢谈论这样高深的能量。)。


艾淑华33


看了些回答,都是废话一大篇,可悲可怜,还获奖文章?陈旧理论炒冷饭,且误导他人,宇宙最高能量是恒星,最多能量是暗物质。


原黄烈平


宇宙的最高能量是零下270摄氏度的冷势能。在它作用中把宇宙的一切星球逞现成球形壮体,把一切恒星冷却滾圆自旋不停,把细质量星球向大质量恒星的运行有序不息,把各大恒星的热进行冷却收缩,不被膨胀扩大,保护了地球生存。(本太阳系的条件)

/<ek...>


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