反物质是真的吗?

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反物质是真的吗?
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1928年，英国理论物理学家保罗·狄拉克首次提出了反物质的概念。尽管他自己从未使用过这个术语，但他成功地通过Schrödinger波动方程的相对论版本预测了反粒子的理论存在。卡尔·d·安德森在1932年发现了反电子并将其命名为“正电子”(这些是正电子)。类似地，其他反粒子也被发现，如反质子(负质子)。

反物质的科学解释

但反物质是什么?它的名字暗示着它是物质的对立面。由于正常物质是由粒子组成的，相应地反物质也是由反粒子组成的。每个粒子都有其反粒子，虽然它们的质量相等，但它们的电荷却是相反的。

如前所述，正电子(e+)和反质子(p-)分别是带负电荷的电子(e-)和带正电荷的质子(p+)的反粒子。一个正电子和一个反质子形成一个反氢原子的方式与一个质子和一个电子形成一个正常氢原子的方式完全相同。这意味着两种原子的物理定律几乎是相同的。

最后，由于粒子由夸克组成，反粒子将由反夸克组成。因此，所有的粒子都有一个对应物，包括无电荷中子(反中子是由反夸克组成的)。

今天的实验

我们对理论了解很多，但反物质真的存在吗?1955年，加利福尼亚大学的两位物理学家E.塞格雷和O.张伯伦通过实验证实了反质子的存在。1995年，欧洲核子研究中心成功地产生了9个反氢原子。2002年，他们宣布创造了世界上第一个“冷”反氢原子。就在最近，2011年4月26日，他们宣布捕获了309个反氢原子，有些原子长达1000秒。因此，反物质实验证明了它的存在是毫无疑问的。

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代的反粒子

反粒子主要是在亚原子粒子碰撞过程中产生的。质子等粒子撞击由金属构成的目标时，会释放出巨大的能量。这种能量与高温和高压结合，产生了寿命短的反质子，当它们遇到它们的质子匹配物时立即湮灭。

欧洲核子研究中心著名的反质子减速器(AD)能产生低能反质子，可用于合成反氢原子。更具体地说，每分钟几乎有10万亿个质子击中目标，产生大约1000万个反质子。其中一些进入了真空管环，在那里强电磁场弯曲了反质子的轨道，使它们减速。一旦它们的速度达到光速的10%，它们就会从环中被喷射出来。

虚构还是未来的应用?

反物质的一些最常见的应用有一个相当科幻的基础，包括建造极其强大的武器和新型推进系统。科幻小说和电影产业已经介绍了具有反物质路径的大脑机器人和带有反物质引擎和推进装置的宇宙飞船。虽然这两种应用在理论上都是可行的，但在实践中却是极其困难的。用目前的技术制造大量反物质将需要数百万年，更不用说这将是一个成本高昂的过程。

除了任何虚构的应用，反物质已经在现代医学中作为医疗诊断工具使用。一种被称为正电子发射断层扫描(PET)的技术将放射性物质注入患者体内，然后检测释放的正电子，绘制出物质在体内扩散的地图。这是一个很好的测量血流的工具，检测冠状动脉疾病甚至癌症。

最后的问题

现在要回答的一个好问题是:所有缺失的反物质在哪里?科学观察表明，就我们所知，物质主宰着宇宙。这一事实得到了高能反物质望远镜、NASA航天飞机上的阿尔法磁谱仪和NASA绕轨道运行的康普顿伽马射线天文台的研究支持。

反物质是罕见的,只能观察到上层大气中高能宇宙射线影响现有的物质和产生少量的反粒子与一生的几个10 8秒。美国国家航空航天局最近宣布的顶部附近的强电场雷暴产生反物质的粒子束。反粒子也产生于银河系中心或其他发生高能相互作用的星系(如相对论射流与星际介质的相互作用)。在可见的宇宙中，物质和反物质似乎存在明显的不对称，这一事实提出了更多的问题，如为什么会存在这样的不平衡，是否有其他世界完全由反物质组成。

来源:

图片:

  • "第一张正电子的照片。由于磁场的存在，它的轨道是弯曲的”，wikipedia.org