我看書上說,宇宙中99%是反物質,哪反物質究竟是什么。宇宙中的那種黑色空間是什么。
熱心網友
反物質是物質的鏡像。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,電子帶負電,中子不帶電而有一定的磁性。所謂物質的鏡像,就是還有一種質子帶有負電,叫反質子;還有一種電子帶正電,叫反電子;也還有一種磁性正好與前面所說的中子相反的中子。這些統稱為反物質。 反物質和物質水火不相容,一旦相遇,就相互吸引、碰撞而全部轉化為光。一克反物質與一克物質碰撞而湮滅時釋放出的能量,相當于當今世界上最大的水電站 12 個小時發出的能量總和。 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。如果要獲得一克反物質,不僅技術難度大,而且至少要花 10 億美元的費用;目前的儲藏、運輸也很困難。然而,科學家認為,反物質在未來可能是人類不可估量的能源。 1932年,美國科學家安德森發現了一種特殊的粒子。與之前發現的電子相比,其質量和帶電量完全相同,但它帶的是正電,而電子帶的是負電。因此,這被稱為正電子。正電子也就是電子的反粒子。正電子的發現,毫無疑問的引發了科學家們新的探索之旅,而就此,一個反物質的世界如同沉睡千年的底下宮殿逐漸呈現在人們眼前:1955年,反質子在美國的一家實驗室中被發現,其后 人們又發現了反中子。到上個世紀60年代,基本粒子中的反粒子差不多全被人們找到了。 科學家研究認為,宇宙中存在著我們看不見摸不著的“反物質世界”,它的基本屬性同我們周圍的世界正好相反。反物質的原子核是由反質子和反中子構成的“負核”,外有正電子環繞。反物質一旦同我們世界的“正物質”接觸,便會在瞬間發生爆炸,物質和反物質變為光子或介子,釋放巨大能量,產生“湮滅”現象。 目前,在實驗室中制造正電子、負質子等反基本粒子已是輕而易舉,而將正電子與負質子組成反原子尚十分困難,因為將這兩種粒子結合在一起并且能證實它們結合成反原子的工作十分復雜,因此科學家需要研制功能更強大的研究工具。而且,人們還有一個普遍的疑問,那就是反物質如何能存儲在物質的世界里? 我們知道,把自然界紛呈多樣的宏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并沒有這么簡單。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。 電子和反電子的質量相同,但有相反的電荷。質子與反質子也是這樣。那么中子與反中子的性質有什么差別?其實粒子實驗已證實,粒子與反粒子不僅電荷相反,其他一切可以相反的性質也都相反。這里我們討論一下重子數的概念。 質子與中子被統稱為核子。人們從核現象的研究發現,質子能轉化為中子,中子也能轉化為質子,但在轉化前后,系統的總核子數是不變的。50年代起的粒子實驗表明,還有很多種比核子重的粒子,它們與核子也屬同一類,這類粒子于是被改稱為重子,核子僅是其最輕的代表,一般的規律是:當粒子通過相互作用而發生轉化,系統中的重子個數是不會改變的。 由于重子數的守恒性,兩個質子相碰是不會產生一個包含三個重子的系統的,那么反核子應當怎么產生?實驗表明,反核子總是在碰撞中與核子成對地產生的。例如 p+p → N+N+N+N'+若干 π 介子 其中N代表質子或中子,N'代表反質子或反中子。反核子一旦產生,它常很快與周圍的某個核子再相碰而咸對地湮滅。例如 N+N' → 若干 π 介子 對于比核子更重的重子,情況完全一樣。反重子也總是與重子成對地產生,成對地湮滅的。這些經驗使人們認識到,重子數的守恒規律需要重新認識。 現在人們把重子數B當作描述粒子性質的一種荷。正反重子不僅有相反的電荷,而且也有相反的重子數B。令任一個重子都具有重子數B=+1,則任一個反重子都具有B=-1。介子、輕子和規范子等非重子不具有重子數,即它們有B=0。重子數的守恒規律可表述為:任何粒子反應都不會改變系統的總重子數B。這表述既反映了不涉及反粒子時的重子個數不變,也概括了反粒子與粒子的成對產生和湮滅。現在我們容易理解中子和反中子的區別了,它們具有相反的重子數B,因此反中子能與核子相碰導致湮滅,而中子則不能。 此外,人們還類似地發現了輕子數的守恒性。中微子雖不帶電,也不具有重子數,但它與反中微子具有相反的輕子數。按輕子數的守恒性,中微子與反中微子的物理行為也是很不一樣的,實驗還表明,介子數和規范粒子數是不具有守恒性的。這樣我們看到,電荷只是粒子的一種屬性,另外還有用重子數和輕子數等物理量刻畫的其他屬性。正反粒子的這些屬性也都是相反的。 粒子實驗已證實,正反粒子的強作用和電磁作用性質完全一樣,因此反質子和反中子也能結合成帶負電的反原子核,反核和反電子結合在一起,就能組成反原子。我們的正物質世界有多少種原子,相應在反物質世界中也能有多少種反原子,而且它們在結構上將是完全沒有區別的,延伸起來講,大量反原子可以構成反物質的恒星和星系。如果宇宙中正反物質為等量,那么這樣的反恒星和反星系就應當存在。因此這給天文學家提出了一個深刻的問題:天上有反恒星和反星系嗎? 要由觀測來分辨遠處星系由物質構成或反物質構成并不容易,至今的天文觀測只是接收遠處天體所放出的光子。原則上,正物質天體若輻射光子,那么同樣的反物質天體應當輻射反光子。但是光子是純中性的粒子,因此光子與反光子是同一種粒子。這樣,天文學家通過可見光、射電、X射線或 γ 射線觀測,原則上無法區分他的目的物是由物質構成還是由反物質構成。恒星和星系除了輻射光子外,它們還輻射中微子。中微子與反中微子很不一樣,如果天文學家能接收中微子,那么他就能區分物質天體與反物質天體。可惜中微子與任何物質的相互作用都很微弱,造一個能接收它們的儀器很困難。今天用這辦法來區分物質天體或反物質天體還辦不到。那么讓我們問:與我們最鄰近的太陽或月亮會是由反物質組徹嗎? 月亮是離我們最近的天體,由地面出發的宇航員已在月球上登陸過。如果月球是由反物質組成的,那么在那位宇航員與月球接觸時,湮滅過程早已把他轉化為介子了。這是直接證據,表明月亮是正物質天體。至于太陽,那是人類沒有可能登陸的地方。那么怎么才能知道它不是由反物質組成的呢?太陽表面的氣體很熱,其中熱運動速度較快的原子的速度已超過了太陽表面的逃逸速度,這就是太陽風的起因,若太陽是反物質恒星,太陽風就由反原子組成,它吹到行星上,就會和行星的正原子相湮滅。于是正物質組成的行星會逐漸消失掉,這種消失過程沒有發生,就證明了整個太陽系中沒有反物質天體。這樣,如果要存在反物質天體,它至少應在太陽系之外。 把眼光放遠到整個銀河系,要問的是:在這個由千億個恒星構成的系統中,會有一部分是反恒星嗎?今天人們也已能肯定地回答:不會有。我們從地面上能接收到太空中飛行的宇宙射線。觀測統計表明,宇宙射線粒子中反質子僅是質子的萬分之幾,并且這少量的反質子是高能粒子碰撞的次級產物,而不是原始的,此外宇宙射線中有很少的 α 粒子(即氦核),但是反 α 粒子卻一個也沒有發現過,這些事實說明原初的宇宙射線是由正物質組成的。如果銀河系中有反物質恒星,那么宇宙射線粒子將與它碰撞而發生湮滅。湮滅產生的 π 0 介子將很快衰變而成 γ 光子。因此這種湮滅過程是能夠通過 γ 射線的觀測來發現的。正是沒能找到湮滅過程所放出的很有特征性的 γ 光子,使人們知道,銀河系中并沒有反恒星的存在,整個銀河系都是由正物質組成的。 我們的宇宙是由大量星系構成的。若在遠處有反物質組成的星系,原則上也能用同樣的道理來發現。星系之間并不是真空,而是彌漫著很稀薄的氣體。因此,若既有正物質星系又有反物質星系,那么正反物質必會相遇,相遇處必會有湮滅過程發生。人們著意地尋找了相應的 γ 射線,而沒有找到過。于是得出結論:在三千萬光年的范圍內不會有巨大的反物質星系存在。若在更遠的地方有這種湮滅發生,由于它的信號太弱而沒有被發現是不能排除的。所以上述結論是今天的觀測能力所能給出的回答。 在這樣的結果面前,人們的看法分成了兩種。一種認為宇宙中正反物質應當是等量的,需要的是從更遠處去尋找反物質星系存在的證據。另一種認為事實已暗示,宇宙中沒有大量的反物質存在,需要的是從宇宙的演化中去尋找造成今天沒有反物質的原因。 3 繼續尋找反物質的努力 1998年的夏天,美國宇航局把阿爾法磁譜儀送上了太空。它的主要目標之一是尋找宇宙射線中的反原子核。由于我國參與了這項研究,因此新聞媒體曾熱心地宣傳過它。 如果相信宇宙中有等量的物質和反物質,那么在三千萬光年之外應有大范圍的反星系區存在。在那里,原始的宇宙射線應是由反質子和反 α 粒子組成的。那里的部分宇宙射線粒子會飛進我們這個由正物質構成的區域。由于星系際大部分地方很空曠,氣體的密度約只有每立方米一個質子的質量。因此反原子核可自由地飛行很長的距離。這樣,放置在地球大氣層之外的磁譜儀就能接收到它。這就是阿爾法磁譜儀計劃的基本想法。 上面已提到,實際測到的并不只是原始的射線粒子,它也包含由中途碰撞產生的次級粒子。因此當我們從宇宙射線中發現了反質子,它并不說明遠處一定有反物質天體區存在。這些反質子完全可能是次級產生的。反原子核就不一樣。它是由若干個反核子結合而成的復合體,所以不可能是碰撞產生的次級粒子。因此,如果能從宇宙射線中觀測到那怕只有一個反 α 粒子,它將是有力的證據,表明遠處有反物質天體存在。阿爾法磁譜儀能同時準確地測定飛入儀器的粒子的質量和電荷。當太空中有反 α 粒子飛入磁譜儀,它是容易被分辨出來的。這正是設計者所期望的事。現在阿爾法磁譜儀升空已有一年了,它接收到的信息正在陸續送回,其結果無疑非常令人關注。 在多數理論家看來,宇宙中正反物質的大尺度分離是不可能發生的。因此,三千萬光年的范國內沒有反物質天體,已說明宇宙中大塊的反物質是不存在的。但是理論家也相信,極早期宇宙中正反物質應當等量。這樣,需要做的事是尋找物理機理,來說明宇宙如何才能從正反物質等量的狀態過渡到正物質為主的狀態。這里,理論家也遇到了非常尖銳的困難。 按照大爆炸理論,甚早期宇宙介質的溫度非常高。粒子間的熱碰撞會成對地產生任何基本粒子。當粒子的成對湮滅與成對產生達到統計平衡,宇宙介質就是一切基本粒子構成的混合氣體,且任一種穩定或不穩定的粒子都有接近相等的數密度。至于重子和反重子的數目是否嚴格相等,這不是由物理規律決定,而是由初條件決定的。 在理論家看來,在最初的宇宙中正反粒子應當等量才自然。但是易于看出,若這想法是對的,重子的守恒性立即會給出與事實明顯不符的推論。當宇宙的膨脹使氣體溫度降至10 13 K以下,由于粒子的熱動能已不夠,熱碰撞成對產生重子已不可能。于是湮滅過程將使正反重子的數目同時迅速下降。最終,宇宙中將既沒有重子,也沒有反重子。這顯然不是真實宇宙的情景。事實上,今天宇宙中光子的數目最多.重子的數目是它的十萬萬分之一左右,反重子的數目很可能還要低許多量級。如果重子數B的守恒性是嚴格的物理規律,要宇宙從正反重子等量的狀態演化成今天這樣的狀態是不可能的。然后,理論家又不能相信在原始的宇宙中重子就會多于反重子,那么問題的出路在哪兒? 重子數B的守恒性肯定是嚴格成立的物理規律嗎?至今難以計數的拉子實驗確實沒有發現過一個破壞重子數守恒的事例,但是這并不說明它一定是嚴格的規律。回顧一下化學的發展可作借鑒。化學反應是元素的重新組合。經驗表明,在重組合的前后,每一種元素的原子數是守恒的,無數的化學實踐表明沒有例外。想把汞變金的煉金術的失敗,更從反面提供了證明。但是有了核反應的知識后人們已清楚知道,汞變成金完全可能,關鍵在于要有高的能量讓原子核發生變化。化學反應是在粒子能量小于1eV的條件下進行的,這條件下原子核不能相互接觸,核反應就不能發生。若過程中粒子的能量超過1MeV,原子核之間就能充分接近,那么原子核就能變化了,原子數的守恒性也就隨之破壞了。由此看來,原子數在化學過程中的守恒不是偶然的,但是它僅是低能下的唯象規律,而不是普遍成立的自然規律。借鑒同樣的道理,重子數的守恒性也可能僅是一定能量范圍的唯象規律,而不是普遍成立的。當粒子的能量更高,重子數的守恒性完全可能會不成立,這正是今天的理論家看到的出路。 從70年代中期起,粒子物理中由弱電統一理論的成功,掀起了研究相互作用大統一的潮流。按這樣的理論,高能下發生破壞重子數守恒的過程是自然的事,粒子物理中的這一潮流與宇宙學解決正反物質不對稱疑難的需要不謀而合了。于是這疑難問題作為粒子物理和宇宙學的交叉領域而得到了很多進展。人們已清楚,要從正反物質等量的早期宇宙演化出今天正物質為主的狀態,除了重子數守恒須可能被破壞外,正反粒子的相互作用性質還必須有適量的差別。由于超高能下的粒子物理規律至今還沒有被掌握,因此實際上自然界是否確實具備這兩個要素,尚不能回答,人們正在試探和摸索之中,如果今天的宇宙中只有正物質天體是事實,問題是否能按這思路得到解決也還并不完全肯定。 明白了嗎?祝你好運!。
熱心網友
光,也是由物質和反物質組成的,變成光子的!
熱心網友
老兄,你有閑想反物質不如想想你的“反物質”(你老婆)吧!
熱心網友
你是物質,你老婆是反物質,你兩結合產生巨大能量------你的孩子。孩子長大,你就湮滅了----死亡。哈哈
熱心網友
什么是反物質 當你照鏡子時,看一看在鏡子中的那個你,如果那個鏡子里的家伙真的存在,并出現在你的面前,會怎么樣呢? 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里的像。它將是一個由反恒星、反房子、反食物等所有的反物質構成的反世界。但是反物質是什么,這一切又可能是真實的嗎? 對于“反物質是什么”這個問題,并沒有惡作劇的意味。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1928年,英國物理學家Paul A。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并沒有考慮“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,是一般物質的鏡像。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Carl Anderson 在1932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1955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的科學家制造出第一個反質子(CERN是歐洲核子研究中心的簡稱)。共制造了九個反氫原子,每一個的生命只有40納秒。到1998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爆炸,放射出純的射線,這些射線以光速穿過爆炸點。這些產生爆炸的粒子被完全消滅,只留下其它亞原子粒子。物質和反物質相遇所產生的爆炸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,為什么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于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。既然我們的周圍并不存在反物質,我們也不會看到物質和反物質碰撞所產生的光。 在大爆炸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。并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1977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制造反物質。 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)這種技術制造反物質是可行的。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。
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反物質,就是我們還不明白,在亂想,亂猜的東西.
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太專業了,能回答的人一般不會回答你(他們浪費不起時間),不知道的回答了也是誤導你,你自己看書去吧
熱心網友
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,由一個帶正電的電子和一個帶負電的反質子構成。物質和反物質相遇后會湮滅,釋放出大量能量。科學家認為,制造出大量反氫原子,有助于驗證CPT守恒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并不完全對等,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。例如宇宙大爆炸理論認為,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,物質顯然占絕對的主導地位。對反氫原子的研究,可能有助于解開這個疑點。 摘自《科技日報》
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反物質就是不是我們現在認為的物質。
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不明白啊我雖然是讀物理的,但現在高中的我還是覺得你們說得太深奧了
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科學家說: 世界上的物質可分為物質和反物質。當物質與反物質碰撞時,會在瞬間爆炸,產生“湮滅”現象
熱心網友
反物質是應該是與目前的物質不同的粒子組成如正電子等,科學家研究認為,宇宙中存在著我們看不見摸不著的“反物質世界”,它的基本屬性同我們周圍的世界正好相反。反物質的原子核是由反質子和反中子構成的“負核”,外有正電子環繞。反物質一旦同我們世界的“正物質”接觸,便會在瞬間發生爆炸,物質和反物質變為光子或介子,釋放巨大能量,產生“湮滅”現象。黑色空間是無光的地方,或是虛空,或是暗物質.
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太多了,你還是到這個頁面看看吧: