引用:
引用第2楼gunbuster363于2007-04-08 23:43发表的“”:
世上不存在反物質
如果你能發現反物質,光是這點已經可以拿諾貝爾獎了
在粒子物理学里,反物质衍伸了反粒子物质的概念,如同一般物质,反物质的粒子是由反粒子所构成。例如一颗正电子(质子)和一颗反质子能形成一个反氢原子,如同电子和质子形成一般物质的氢原子。此外,物质与反物质的结合,会如同粒子与反粒子结合一般,导致两者湮灭,且因而释放出高能光子(伽玛射线)或是其他的正反粒子对。正反物质湮灭所造成的粒子,赋予的能量等同于两者湮灭后的静质量差以及原始正反物质对的静质量,这通常占了相当大的部份。
反物质无法在自然界找到,除非是在稍纵即逝的少量存在(例如因放射衰变或宇宙射线等现象)。这是由于反物质若非存在于像物理实验室的人工环境下,则无可避免地随即与自然界的物质发生碰触并湮灭。反粒子和一些稳定的反物质(例如反氢)可以人工制造出极少量,但却不足以达到可对这些物质验证其理论性的程度。
在科学与科幻领域,都有很大的疑问关于为何所见的宇宙很明显地几乎充满了物质、是否有其他地方几乎充满了反物质,以及是否能够驾驭反物质,但在现今可见的宇宙范围中,明显的正反物质不对称性成了物理之谜中的最大难题之一。许多可能的物理过程都是在探究重子时所发现。
[编辑] 历史
在1927年十二月保罗狄拉克研究出对于电子的相对论方程式,即所知的狄拉克方程式。有趣的是,等式中发现除了一般正能量之外的负能量结果。这显示出一个问题,当电子趋向于朝著最低可能的能阶跃迁时;负无限大的能量是毫无意义的。但为了要弥补这条件,狄拉克提出真空状态中是充满了负能量电子的“海”,称作狄拉克之海。任何真实的电子因此会填补这些海中具有正能量的部分。
衍伸这个想法,狄拉克发现海中的这些“洞”则具有正电荷。起初他认为这是质子,但Hermann Weyl指出这些洞应该是具有和电子相同的质量。1932年由美国物理学家卡尔·安德森在实验中证实了正电子的存在。在此期间,反物质有时也常被称作“反地物质”。
反质子、反中子和反电子如果像质子、中子、电子那样结合起来就形成了反原子。
反物质和物质一旦相遇,就相互吸引、碰撞而全部转化为光并释放出的巨大的能量,这个过程叫做湮灭。湮灭过程会释放出正、反物质中蕴涵的所有静质量能,根据爱因斯坦著名的质能关系式
E=mc²
一种在科学界受到普遍认同的理论认为,宇宙大爆炸早期曾产生了数量相当的物质和反物质,随后发生的物质和反物质的湮灭消耗掉了绝大部分的正、反物质,遗留下的少部分正物质构成了现如今的物质世界。但是为什么宇宙大爆炸不是产生了等量的正反物质,即所谓的“正反物质对称破缺”,虽已被粒子对撞试验证实了,但仍是物理学上一个未解决的问题。
尽管在人们已经在实验室中制造出了为数众多的反原子,然而目前在自然界中尚没有发现反物质。一种观点认为即使自然界中存在反物质,它也很快会和正物质发生湮灭。
[编辑] 时间表
1995年欧洲核子研究中心的科学家在实验室中制造出了世界上第一批反物质--反氢原子。1996年,美国的费米国立加速器实验室成功制造出7个反氢原子。
1997年4月,美国天文学家宣布他们利用伽马射线探测卫星发现,在银河系上方约3500光年处有一个不断喷射反物质的反物质源,它喷射出的反物质形成了一个高达2940光年的“反物质喷泉”。
1998年6月2日,美国发现号航天飞机携带阿尔法磁谱仪发射升空。阿尔法磁谱仪是专门设计用来寻找宇宙中的反物质的仪器。然而这次飞行并没有发现反物质,但采集了大量富有价值的数据。
2000年9月18日,欧洲核子研究中心宣布他们已经成功制造出约5万个低能状态的反氢原子,这是人类首次在实验室条件下制造出大批量的反物质。
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