现在许多人对反物质这个玩意很感兴趣,但大多数人并不了解反物质,对这个国际上稀有的东西充满了疑问,也有许多疑问。有的以为这个国际底子没有反物质,也有的以为有反物质还没有发现。关于人工制作出了反物质将信将疑,有的以为是流言,有的以为是胡说,但也有人以为是真的。那么反物质究竟是个啥玩意,人工究竟制作出了反物质吗?反物质是怎样制作出来的?反物质真的可以消灭国际吗?

下面咱们就一起来讨论一下这些论题。

首要时空通讯可以必定的答复:这个国际反粒子广泛存在,比方正电子、负质子、反氢原子等。但迄今为止发现的都是粒子原子层面的反物质,大块的反物质还没有发现。科学家们人工制作的反物质早就成功了,仅仅保存时刻很短,量也很细小。

咱们知道,国际上悉数物质都是由粒子组成的,因而这些反粒子也被称为反物质。但迄今为止,无论是人工仍是在国际中,都没有发现大块反物质的存在。因而科学界对这个问题有争议,有人以为国际中必定存在着大块的反物质,甚至反星球、反国际;而持否定态度的人以为,国际中早现已不存在大块的反物质,假如存在那将是消灭性灾祸。

反物质的概念是英国物理学家保罗.狄拉克1928年提出来的,他预言,每一种粒子都应该有一个与之相反的反粒子,并初次证明了正电子的存在(在正物质中,电子是带负电的)。

实际上反物质便是正常物质的镜像。正常物质由带正电的原子核和带负电荷的电子组成,而反物质则是由带负电的原子核和带正电荷的电子组成。

从底子上说,反物质便是物质的一种倒转方式。反物质不只所带的电荷与正物质相反,悉数悉数可以相反的性质刚好与正物质都相反。比方反电子的自旋量子数是-1/2,而不是+1/2。

反物质与正物质是一对天敌,要么老死不相往来,一旦遇到在一起便是消灭,彻底的消灭,一点残渣都不留。这种消灭的科学术语叫“湮灭”,便是瞬间开释悉数的能量后,悉数都灰飞烟灭,荡然无存。这种能量是一种双刃剑,既有恐惧的消灭力气,又可以成为造福人类最优质最高效的动力。

反物质和正物质湮灭所迸发出来的能量,是物质转化为能量彻底完美的转化和开释,契合爱因斯坦质能转化方程:E=mc^2。

也便是说1克反物质与1克正物质湮灭,迸发的能量是2克物质悉数转化的能量,开释出的能量到达1.8x10^14焦耳,适当于4.28万吨黄色烈性炸药,也便是约3颗广岛原子弹的威力。这是迄今为止人类已知最高效的能量迸发,而现在已知次高效的能量是核聚变(氢弹爆破或可控核聚变),其质能转化率只需0.7%,仅仅反物质与正物质湮灭能量功率的约1/300。

大型强子对撞机高能磕碰发生的粒子轨道

自从人类开端寻觅反物质以来,反物质在粒子层面已成为常态,人类现已发现的300多种粒子都存在反粒子,反而是不存在反物质的粒子成了稀有之宝物。

1937年,意大利理论物理学家埃托雷·马约拉纳预言了没有反粒子这种粒子的存在,被命名为马约拉纳费米子,它的反粒子便是其本身。科学界阅历了80年的寻觅,在2017年证明了这种粒子的存在,被命名为“天使粒子”。

从这个反证比方可以阐明,反物质从粒子层面是普遍存在的。人工制作反物质的作业在科学界很早就开端了,但由于发现的反粒子都瞬间湮灭,很难深入研讨。一直到2010年,欧洲研讨人员才在大型强子对撞机里初次成功抓住了十分微量的反物质~反氢原子,其时保存时刻只需0.17秒;2011年6月欧洲核子研讨中心研讨团队宣告成功抓取反氢原子到达15分钟;美国NASA科学家与宾夕法尼亚州立大学科学家联合研讨,现已可以用彭宁离子圈套寄存1010个反质子达1个星期。

这些效果充分证明人工制作反物质粒子是成功的。

人工反物质粒子的难点就在于捕捉和保存反粒子。这是由于反粒子遇到正粒子就会极快的湮灭,而咱们这个国际处处都是正物质,包含制作反粒子的容器,只需一挨着容器就会消失。要处理这个问题,便是设法怠慢反粒子运动速度并把它们束缚在一个不触摸容器的空间。

亚普阱原理示意图

现在制作反物质的首要办法便是经过大型加速器、强子对撞机,用粒子高速炮击粒子的办法来获得反物质。而保存反物质的办法首要选用减速、低温文磁束缚。

比方制作反氦-4,便是用两个挨近光速的金原子核对撞,在缺乏万亿分之一秒的瞬间,在上万亿度的高温中,捕捉各种反物质的蛛丝马迹。

一对金原子磕碰理论上会发生500个粒子,这500个粒子里会有等量的反粒子,但很难观测到。经过10亿次磕碰发生的5000亿个粒子挑选,科学家们勘探到了18个反物质氦-4原子核信号,然后获得迄今为止最重反粒子存在依据。

这个严重效果是我国科学家与美国科学家协作完结的,是反物质研讨里程碑式的打破。

而保存反粒子却与制作反粒子相反,科学家们制作了减速器和极点低温(绝对零度高一点点),使反粒子运动缓慢;并使用反物质带有电荷或有磁矩的性质,制作出彭宁离子阱和亚普阱,这些阱的首要原理便是经过特别的磁场把这些反粒子束缚在不触摸容器的真空中,或延迟触摸容器的时刻。

国际空间站上的阿尔法磁谱仪(AMS-02)

咱们地球的磁场也相似某些反物质阱,这个地球“反物质阱”的最佳地点在地球表面上空350到600公里处,意大利一个科学团队使用国际射线勘探器在那个区域发现了反质子带。

1997年4月,美国天文学家宣告他们使用伽马射线勘探卫星,发现银河系上方3500光年处有一个不断喷发反物质的源头,喷发出的反物质形成了高达2940光年的“反物质喷泉”。这项发现和研讨,我国也进行了参加。由此,进一步证明了许多反物质在国际中存在。

2011年5月,我国科技大学与美国科学家协作制作了迄今最重的反物质粒子~反氦4(反阿尔法粒子),这是一个严重打破。要知道假如发现国际中有这种粒子存在的话,就很有或许存在着大块反物质甚至反星球。

为了捕捉国际中有没有反阿尔法粒子存在,2011年美国将一个阿尔法磁谱仪(AMS-02)送上了国际空间站,在400公里高空这个最理想的方位探究反物质甚至反国际是否真实的存在,当然还兼具寻觅暗物质和探究国际射线的使命。这台精密仪器将会在天上运转几十年,假如发现了反阿尔法粒子,这个国际许多严重理论都要改写。

大型强子对撞机

现在,人类制作反物质不是有没有的问题,而是多和少的问题。

人类制作反物质所需能量巨大,因而用反物质来充任动力还只能是一个愿望。现在全国际科学家研讨这么多年花费了很多的人力财力和动力,制作出来的悉数反物质加起来只需约十亿分之一克,还烧不开一杯开水。

据测算,凭现在的水平,制作1克反物质就需求大约25×10^15千瓦时的能量,即便按每度电本钱0.01美元核算(7分钱人民币),制作1克反物质也需求250万亿美元。全国际2017年国民生产总值才80.68万亿美元,制作1克反物质的本钱适当全国际国民生产总值3年的总和。这个本钱是惊天的,无比贵重的,

凭人类现在的制作才能,是没有办法也没有资原本制作许多反物质的,因而忧虑用反物质消灭国际的人们彻底可以放下心来。

归纳以上剖析,这个国际反物质的根本组成~粒子和原子是广泛存在的,并且也是可以人工制作的。但许多成形反物质还没有发现,是否存在仍是个未知数,只能持续的探查,要知分晓还需耐性等候。

时空通讯专心于老百姓浅显的科学论题,欢迎咱们一起参加。

原创版权,抄袭可耻,侵权必究。