反物質什麼概念

2022-12-03 14:26:15 字數 4864 閱讀 2365

1樓:宇宙大**

反物質和我們已知宇宙的中所有物質的電子、質子相比較,電量相等但電性相反。當反物質和正物質相遇後會怎樣?他們會毀滅對方,兩個粒子會消失,他們的質量會完全轉化,成為某種高能的作用力攜帶粒子,比如光子或膠子。

我們把這一個過程叫做「湮滅」。

2樓:匿名使用者

反物質就是由反粒子組成的物質。所有的粒子都有反粒子,這些反粒子的特點是其質量、壽命、自旋、同位旋與相應的粒子相同,但電荷、重子數、輕子數、奇異數等量子數與之相反。

例如,氫原子由一個帶負電的電子和一個帶正電的質子構成,反氫原子則與它正好相反,由一個帶正電的正電子和一個帶負電的反質子構成。物質和反物質相遇後會湮滅,釋放出大量能量。

科學家認為,製造出大量反氫原子,有助於驗證cpt守恆假設的正確性和宇宙標準模型的普適性。如果發現反氫原子與氫原子在物理規律上並不完全對等,將給物理學和宇宙學的一些基礎問題帶來非常重要的新啟發。例如宇宙大**理論認為,宇宙誕生時,從虛無中產生了相等數量的物質和反物質。

但人們觀察到的宇宙中,物質顯然佔絕對的主導地位。對反氫原子的研究,可能有助於解開這個疑點

反物質是物質的映象。物質由原子組成,原子又由質子、中子和電子組成。質子帶正電,電子帶...通常物質中沒有發現過反物質,即使在實驗條件下,反質子也一瞬即逝。

當你照鏡子時,看一看在鏡子中的那個你,如果那個鏡子裡的傢伙真的存在,並出現在你的面前,會怎麼樣呢?

科學家們已經考慮過這個問題,他們把鏡子中的那個你叫做「反你」。他們甚至想象很遠的地方有一個和我們現在的世界很象的世界,或者說是我們的世界在鏡子裡的像。它將是一個由反恆星、反房子、反食物等所有的反物質構成的反世界。

但是反物質是什麼,這一切又可能是真實的嗎?

對於「反物質是什麼」這個問題,並沒有惡作劇的意味。反物質正如你所想象的樣子——是一般物質的對立面,而一般物質就是構成宇宙的主要部分。直到最近,宇宙中反物質的存在還被認為是理論上的。

在2023年,英國物理學家paula.m.dirac修改了愛因斯坦著名的質能方程(e=mc2)。

dirac說愛因斯坦在質能方程中並沒有考慮「m」——質量——除了正的屬性外還有負屬性。dirac的方程(e=+或者-mc2)允許宇宙中存在反粒子。而且科學家們也已經證明了幾種反粒子的存在。

這些反粒子,顧名思義,是一般物質的映象。每種反粒子和與它相應的粒子有相同的質量,但是電荷相反。以下是20世紀發現的一些反粒子。

正電子——帶有一個負電荷而不是帶有一個正電荷的電子。由carlanderson在2023年發現,正電子是反物質存在的第一個證據。 反核子——帶有一個負電荷而不是通常帶有一個正電荷的核子。

由研究者們在2023年的伯克利質子加速器上產生了一個反質子。

反原子——正電子和反質子組合在一起,由cern的科學家製造出第一個反質子(cern是歐洲核子研究中心的簡稱)。共製造了九個反氫原子,每一個的生命只有40納秒。到2023年cern的研究者把反氫原子的產量增加到了每小時2000個。

當反物質和物質相遇的時候,這些等價但是相反的粒子碰撞產生**,放射出純的射線,這些射線以光速穿過**點。這些產生**的粒子被完全消滅,只留下其它亞原子粒子。物質和反物質相遇所產生的**把兩種粒子的質量轉換成能量。

科學家們相信這種方法產生的能量比任何其它推進方法產生的能量強的多。 所以,為什麼我們不能建一個物質——反物質反應機呢?建造反物質推進機的困難之處在於宇宙中反物質的缺乏。

如果宇宙中存在相等數量的物質和反物質,我們將可能看到圍繞我們的這些反應。既然我們的周圍並不存在反物質,我們也不會看到物質和反物質碰撞所產生的光。

在大**產生時粒子數超過反粒子數是可能的。如上所述,粒子和反粒子的碰撞把兩者都破壞掉了。並且因為開始的時候有更多的粒子存在,所以現在的粒子是所有留下來的那些。

今天在我們的宇宙中可能已經沒有留下任何天然的反粒子。但是,在2023年科學家們發現在銀河系中心附近有一個可能的反物質源。如果那個地方真的存在,也意味著存在天然的反物質,所以我們將不再需要製造反物質。

但是目前,我們將不得不創造我們自己的反物質。幸運的是,通過使用高能粒子對撞機(也叫做離子加速器)這種技術製造反物質是可行的。離子加速器,象cern,是沿很強的環繞的超磁場排列的一些巨大的隧道,超磁場可以使原子以接近光速的速度推進。

當原子通過加速器出來時,它轟擊目標,創造出粒子。這些粒子中的一些就是用磁場分離的反粒子。這些高能離子加速器每年只能產生幾個毫微克的反核子。

一毫微克是一克的十億分之一。所有一年之內在cern產生的反核子只夠一個100瓦的電燈泡亮3秒鐘。如果要用反核子進行星際旅行將需要消耗幾噸才能實現。

3樓:牛魔王與工程師

在粒子物理學裡,反物質是反粒子概念的延伸,反物質是由反粒子構成的,如同普通物質是由普通粒子所構成的。例如一顆反電子和一顆反質子(正電子)能形成一個反氫原子,如同電子和質子形成一般物質的氫原子。此外,物質與反物質的結合,會如同粒子與反粒子結合一般,導致兩者湮滅,且因而釋放出高能光子(伽瑪射線)或是其他能量較低的正反粒子對。

正反物質湮滅所造成的粒子,賦予的動能等同於原始正反物質對的動能,加上原物質靜止質量與生成粒子靜質量的差,後者通常佔大部分。(愛因斯坦特殊相對論告訴我們,質量與能量是等價的)

反物質無法在自然界找到,除非是在稍縱即逝的少量存在(例如因放射衰變或宇宙射線等現象)。這是由於反物質若非存在於像物理實驗室的人工環境下,則無可避免地隨即與自然界的物質發生碰觸並湮滅。反粒子和一些穩定的反物質(例如反氫)可以人工製造出極少量,但卻不足以達到可對這些物質驗證其理論性的程度。

在科學與科幻領域,都有很大的疑問關於為何所見的宇宙很明顯地幾乎充滿了物質、是否有其他地方几乎充滿了反物質,以及是否能夠駕馭反物質,但在現今可見的宇宙範圍中,明顯的正反物質不對稱性成了物理之謎中的最大難題之一。許多可能的物理過程都是在**重子時所發現。

歷史:2023年12月,英國物理學家保羅·狄拉克提出了電子的相對論方程式,即狄拉克方程。有趣的是,等式中發現除了一般正能量之外的負能量結果。

這顯示出一個問題,當電子趨向於朝著最低可能的能階躍遷時;負無限大的能量是毫無意義的。但為了要彌補這條件,狄拉克提出真空狀態中是充滿了負能量電子的「海」,稱作狄拉克之海。任何真實的電子因此會填補這些海中具有正能量的部分。

衍伸這個想法,狄拉克發現海中的這些「洞」則具有正電荷。起初他認為這是質子,但hermann weyl指出這些洞應該是具有和電子相同的質量。2023年由美國物理學家卡爾·安德森在實驗中證實了正電子的存在。

在此期間,反物質有時也常被稱作「反地物質」。

反質子、反中子和反電子如果像質子、中子、電子那樣結合起來就形成了反原子。

反物質和物質一旦相遇,就相互吸引、碰撞而100%轉化為光並釋放出的巨大的能量,這個過程叫做湮滅。湮滅過程會釋放出正、反物質中蘊涵的所有靜質量能,根據愛因斯坦著名的質能關係式

e=mc²

一種在科學界受到普遍認同的理論認為,宇宙大**早期曾產生了數量相當的物質和反物質,隨後發生的物質和反物質的湮滅消耗掉了絕大部分的正、反物質,遺留下的少部分正物質構成了現如今的物質世界。理論上宇宙大**時所產生的粒子與反粒子應該數量相同,但是為什麼現今所遺留下來的絕大多數都是正粒子,這即所謂的「正反物質對稱性破壞」(對稱破缺),雖然在幾個粒子對撞試驗中,都發現了正粒子與反粒子的衰變略有不同,及所謂的電荷宇稱不守恆(cp破壞),但在數量上仍不足以解釋為何現今反物質消失的問題,這在粒子物理學上仍是一大未解決的問題。

儘管在人們已經在實驗室中製造出了為數眾多的反原子,然而目前在自然界中尚沒有發現反物質。一種觀點認為即使自然界中存在反物質,它也很快會和正物質發生湮滅。

時間表:2023年歐洲核子研究中心的科學家在實驗室中製造出了世界上第一批反物質--反氫原子。2023年,美國的費米國立加速器實驗室成功製造出7個反氫原子。

2023年4月,美國天文學家宣佈他們利用伽馬射線探測衛星發現,在銀河系上方約3500光年處有一個不斷噴射反物質的反物質源,它噴射出的反物質形成了一個高達2940光年的「反物質噴泉」。

2023年6月2日,美國發現號太空梭攜帶阿爾法磁譜儀發射升空。阿爾法磁譜儀是專門設計用來尋找宇宙中的反物質的儀器。然而這次飛行並沒有發現反物質,但採集了大量富有價值的資料。

2023年9月18日,歐洲核子研究中心宣佈他們已經成功製造出約5萬個低能狀態的反氫原子,這是人類首次在實驗室條件下製造出大批量的反物質。

4樓:延承溫嘉平

自然界紛呈多樣的巨集觀物體還原到微觀本源,它們都是由質子、中子和電子所組成的。這些粒子因而被稱為基本粒子,意指它們是構造世上萬物的基本磚塊,事實上基本粒子世界並沒有這麼簡單。在30年代初,就有人發現了帶正電的電子,這是人們認識反物質的第一步。

到了50年代,隨著反質子和反中子的發現,人們開始明確地意識到,任何基本粒子都在自然界中有相應的反粒子存在。

反物質[1]是正常物質的反狀態。當正反物質相遇時,雙方就會相互湮滅抵消,發生**併產生巨大能量。能量釋放率要遠高於氫彈**。

在丹·布朗的**《天使與魔鬼》裡,****企圖從歐洲核子中心盜取反物質,進而炸燬整座梵蒂岡城。與此類似的是,yqz的**《末日大逃亡之地球毀滅》中,男女主角在費米國家實驗室科學家的幫助下,成功地用運載35克反物質的洲際導彈炸燬了撞向南極洲飛船基地的中子星,而它曾經受數千枚核彈狂轟濫炸卻毫髮無傷。

反物質概念是英國物理學家保羅·狄拉克最早提出的。他在20世紀30年代預言,每一種粒子都應該有一個與之相對的反粒子,例如反電子,其質量與電子完全相同,而攜帶的電荷正好相反(a)。

且電子的自旋量子數是-1/2而不是正1/2。

科學家認為,宇宙誕生之初曾經產生了等量的物質與反物質。後來,由於某種原因,大部分反物質轉化為物質。再加上有的反物質難於被觀測,所以,在我們看來當今世界主要是由物質組成。

一些科學家提出,宇宙中存在由反物質構成的反星系,反星系周圍存在微小的黑洞群。在衰亡時會放出低能反質子和反氦原子核。因此,觀測宇宙射線中的反質子和反氦原子核,可以為反物質天體的存在提供證據。

歐洲航天局的伽馬射線天文觀測臺,證實了宇宙間反物質的存在。他們對宇宙**的一個區域進行了認真的觀測分析。發現這個區域聚集著大量的反物質。

此外,伽馬射線天文觀測臺還證明,這些反物質**很多,它不是聚集在某個確定的點周圍,而是廣佈於宇宙空間.

什麼是反物質,什麼是反物質?

反物質是一類與我們日常見到的物質構成粒子質量相同 所帶電荷相反的粒子構成的物質。反物質最初是由物理學家預言存在的東西,在上世紀好像是二 三十年代被實驗證實存在了。現在已經證明,所有粒子都存在相應的反粒子,如,反質子,質量與質子相同,但它帶的是負電荷 反電子,質量與電子相同,但它帶的是正電荷,所以也叫...

反物質是不是物質,如何理解,「反物質」是物質嗎

一 依據正反物質湮滅現象,可得此結論 1 除光子外的任何正反物質,均不如光子穩定,故有向光子轉化的趨勢。2 電中性,是物質最穩定的狀態。物質越偏離電中性,越不穩定 越接近電中性,越穩定。3 可發生湮滅的正反物質,彼此的電荷量相同 或非常接近 而電性相反 湮滅的產物,必呈電中性。4 可發生湮滅的正反物...

反物質是怎麼回事,反物質有什麼作用?

反物質和我們已知宇宙的中所有物質的電子 質子相比較,電量相等但電性相反。當反物質和正物質相遇後會怎樣?他們會毀滅對方,兩個粒子會消失,他們的質量會完全轉化,成為某種高能的作用力攜帶粒子,比如光子或膠子。我們把這一個過程叫做 湮滅 反物質就是由反粒子組成的物質。所有的粒子都有反粒子,這些反粒子的特點是...