❶ 什麼是正物質、反物質、電子、反電子……
1928年英國物理學家狄拉克預言存在一種「正電子」,它的質量、自旋、電荷量都與電子一模一樣,只是帶有正電荷,這就是反電子。後來發現,不僅電子有它的反粒子,質子,中子……都有其對應的反粒子,分別叫做反質子,反中子……。
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。由反原子構成的物質就是反物質,與此相對的是正物質,也就是通常所說的物質。
反物質和物質一旦相遇,就相互吸引、碰撞而全部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系式
E = mc2
一種在科學界受到普遍認同的理論認為,宇宙大爆炸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。但是為什麼宇宙大爆炸不是產生了等量的正反物質,即所謂的「正反物質對稱破缺」,仍是物理學上一個未解決的問題。
盡管在人們在已經在自然界中發現了為數眾多的反粒子,並且在實驗室中製造出了反原子,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。
1995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。1996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。
1997年4月,美國天文學家宣布他們利用伽馬射線探測衛星發現,在銀河繫上方約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」。
1998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數據。
2000年9月18日,歐洲核子研究中心宣布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。
❷ 反物質是怎樣產生的
簡單說就是質子帶負電,電子帶正電的原子和他們組成的物質,科學已經證明有反物質存在,並在高空中捕獲過反物質。 反物質和正常物質遇到一起會發生湮沒,形成中子。 詳細見下面 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...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,如果那個鏡子里的傢伙真的存在,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」。他們甚至想像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。反物質正如你所想像的樣子——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CarlAnderson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。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秒鍾。如果要用反核子進行星際旅行將需要消耗幾噸才能實現。
希望採納
❸ 講一下反物質的發現過程,
1995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。1996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。
1997年4月,美國天文學家宣布他們利用伽馬射線探測衛星發現,在銀河繫上方約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」。
1998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數據。
2000年9月18日,歐洲核子研究中心宣布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。