存在神秘的反物質宇宙嗎?

2021-01-16 浩瀚宇宙

反物質是什麼?科學家稱反物質是正物質的鏡像。那麼宇宙是否就如同一個二維物體的表面一樣有正就有反呢?是否會產生一個反物質宇宙?在這裡所有的一切都全部相反了呢?


有兩枚入牆半截的釘子,當你用榔頭猛敲其中一枚,試圖把它全部釘人牆中時,它卻從牆中反彈而出;當你用鉗子用力去拔另一枚時,它反而鑽人牆中。奇怪嗎?可你如果進入了神秘的反物質世界,這種現象就不足為怪了。在反物質世界裡,這種反物質是由電荷性質和自旋取向相反的各種粒子所組成的,你推它向東它卻往西,一切都與我們熟悉的物質世界背道而馳。


反物質是正物質的鏡像


人們對神秘的反物質世界的嚮往首先在科幻作品中體現了出來。看過電視《星艦迷航記》的人們一定還記得,那艘「企業」號太空船,就是利用反物質反應器作為推進動力的。但在現實的科學研究中,要了解反物質世界,倒是頗費腦筋的。要從抽象的反物質概念中獲得客觀的印象,可用鏡子做一個實驗。你在紙上寫一個「人」字,在鏡中就成了「人」字。因此,科學界解釋:反物質是正物質的鏡像。


在自然界中,雖然沒有找到反物質實體,但科學家已發現電荷性質和自旋取向相反的各種粒子。那麼,假如有一天我們可以通向反物質世界,正、反物質相遇時會產生什麼景象呢?當兩數絕對值相同符號相反時,它們的和為零,叫正負抵消。科學家認為,當正物質一旦與它的對映體反物質相遇時,兩物就會同時消失。但物質與數不同,物質具有能量,因而正、反物質是以釋放能量的方式消失的,科學界稱這種玉石俱焚的現象為「湮滅」。


在自然界中沒有找到反物質實體


為了打開反物質世界的大門,科學界於1957年動員了千軍萬馬,耗費巨資建立了大型加速器,成功地捕獲了反質子和反中子。1995年9月,科學家又成功地研製出反質子的原子——反氫原子,從而使人們看到了利用反物質的曙光。


反物質是最理想的宇宙飛船能源


最近,一份反物質實驗報告指出:當1克反物質與1克正物質相互碰撞而發生湮滅時,能釋放出巨大能量。據計算,一粒鹽粒大小的10毫克反質子便可產生相當於200噸化學燃料的推進能量。由此看來,反物質是最理想的宇宙飛船能源。自20世紀60年代人類進入太空後,徵服太陽系和進軍銀河系便成為人類一個壯麗的目標。


但是,宇宙飛船要在茫茫太空中成年累月地翱翔。燃料是個大問題。要在飛船有限的空間內裝載維持長時間飛行的燃料,只有反物質才能解決問題。反物質在醫學上也能一顯身手。由於反質子能量釋放的速度和從體內逸出_的速度可以人為控制,且對人體無害,因此,用反質子產生的光束代替X射線治療癌症,能精確擊中腫瘤,大大減輕對周圍正常組織的損害程度。


徵服太陽系和進軍銀河系便成為人類一個壯麗的目標


但是,除了實驗室裡的反粒子,人類還從未見到反物質實體。儘管有許多大膽美好的設想,可由於正、反物質水火不容,目前想得到1克反物質用以研究確實不是件容易的事。此外,即使人類製造出反物質,如何貯存和運輸也是一大疑難。對此科學家已提出兩種方法,一是超導貯存,即利用超導磁懸浮原理,使反物質不與正物質接觸。二是捕捉等離子體的「真空瓶」,即讓反粒子以光的速度在瓶子內自旋,並有—個防止反粒子碰撞瓶壁的強大磁場緊緊箍住這些反粒子。這些設想能否實現,也許需要新一代科學家去努力。


相信未來,我們對反物質的研究和發現能夠找到更好的工具,去徵服整個宇宙。

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    緣起被譽為反物質之父的英國物理學家、諾貝爾獎獲得者保羅狄拉克在1928年就預言反電子(即正電子)是存在的。他還說,地球(而且有可能是整個太陽系)是物質世界,但或許這在宇宙中是偶然現象,在其他星球上可能是另一番景象,那些星球可能主要是由反物質構成的。實際上,宇宙可能是由等量的物質和反物質構成的。就在狄拉克作出預言四年後,反電子果然被美國物理學家安德遜發現了。
  • 暗物質是什麼,這種宇宙中最神秘的物質構建了宇宙的結構嗎?
    當你讀這篇文章時,大概每秒鐘有一百萬個暗物質粒子穿過你的身體。人們看不見它們,因為它們不發光,不帶電荷,與原子物質的相互作用也很小。暗物質沒有電磁場,這意味著它們很難被任何傳統的科學測量設備探測到。但人們知道它們存在,因為如果它們不存在,就無法解釋宇宙的結構。暗物質是誰最先發現的?
  • 反物質可以用作能源嗎?
    在電影《天使與魔鬼(2009)》中,主題是科學與宗教之間的衝突,其中有一個場景使用「反物質」作為炸彈威脅著人們。此外,在著名的科幻小說系列《星際迷航》中,出現了配備了利用物質和反物質反應的超發光引擎的太空戰艦。反物質這個名字是一個非常超自然或神秘的物體,但它是一個已經被清楚地識別出的物理物體。了解反物質的實質以及使用潛力也將是有意義的。
  • 反物質可以用作能源嗎?
    反物質這個名字是一個非常超自然或神秘的物體,但它是一個已經被清楚地識別出的物理物體。了解反物質的實質以及使用潛力也將是有意義的。由於存在與構成原子的質子,中子,電子等相對應的所有反粒子,因此也可能存在由它們構成的半原子。這是這些階級成員聚集在一起的反物質。在CERN,我們實際上製作了一個由反質子和正電子組成的氫半原子。 同樣,儘管有限,但反物質正在我們的生活中應用。正電子發射斷層掃描(PET)主要用於大型醫院的腦部疾病診斷,它使用正電子(一種抗微粒子)。
  • 宇宙中最神秘粒子並非是暗物質 疑似反中微子形成了地球
    感謝UFO迷的投遞近年來科學家們一直未能確定的上帝粒子希格斯玻色子,以及遍布宇宙中卻無法探知的神秘暗物質粒子等
  • 反物質和暗物質到底是啥玩意,它們真的存在於我們的世界嗎?
    許多人對反物質和暗物質概念很模糊,總把他們搞混了。事實上他們完全不是一碼事,是風馬牛不相及的兩種事物。那麼它們到底真的存在於我們這個世界嗎?下面我們一起來討論一下。先說說反物質。反物質與正物質湮滅是同質量進行的,因此1克反物質與1克正物質湮滅的能量就是180萬億焦耳。反物質在我們世界存在十分稀少,所以才能夠讓我們這個世界穩定。否則豈不隨時都湮滅了?再來說說暗物質。
  • 反物質研究或可解開萬物存在之謎?
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