反物質(zhì)是什么東西簡單說明（反物質(zhì)是什么）

關(guān)于反物質(zhì)是什么東西簡單說明，反物質(zhì)是什么這個問題很多朋友還不知道，今天小六來為大家解答以上的問題，現(xiàn)在讓我們一起來看看吧！

1、反物質(zhì)世界“反物質(zhì)”是和物質(zhì)相對立的一個概念.眾所周知,原子是構(gòu)成化學(xué)元素的最小粒子,它由原子核和電子組成.原子的中心就是原子核,原子核由質(zhì)子和中子組成,電子圍繞原子核旋轉(zhuǎn).原子核里的質(zhì)子帶正電荷,電子帶負(fù)電荷.從它們的質(zhì)量看,質(zhì)子是電子的1840倍,造成了強烈的不對稱性.因此,20世紀(jì)初有一些科學(xué)家就提出疑問,二者相差這么懸殊,會不會存在另外一種粒子,它們的電量相等而極性相反? 　　宇宙中真的存在反物質(zhì)嗎? 　　從中學(xué)時代我們就知道,世界是由物質(zhì)組成的.原子和分子模型構(gòu)造認(rèn)為,所有的物質(zhì)是由原子構(gòu)成的．而原子則是由質(zhì)子．中子和電子構(gòu)成的.質(zhì)子和中子形成原子核.而電子則圍繞原子核不斷地旋轉(zhuǎn).原子與原子經(jīng)過化學(xué)結(jié)合則構(gòu)成了分子. 　　但是,如今科學(xué)家提出了“反物質(zhì)”的概念,對傳統(tǒng)觀點提出了挑戰(zhàn).那么,反物質(zhì)是什么?宇宙中是否真的存在反物質(zhì)呢? 　　反物質(zhì)和物質(zhì)是相對立的.它們是兩個不同的概念.眾所周知,物質(zhì)構(gòu)成了世界,而原子構(gòu)成了物質(zhì),原子核位于原子的中心.原子核由質(zhì)子和中子組成,帶負(fù)電荷的電子圍繞原子核旋轉(zhuǎn).原子核里的質(zhì)子帶正電荷,電子與質(zhì)子所攜帶的電量相等,但一正一負(fù).質(zhì)子的質(zhì)量是電子質(zhì)量的l840倍,它們在質(zhì)量上形成了強烈的不對稱性.這引起了科學(xué)家的關(guān)注.因此,有一些科學(xué)家在20世紀(jì)初就認(rèn)為二者相差十分懸殊,因而應(yīng)該存在另外一種電量相等而符號相反的粒子.如：存在一個同質(zhì)子質(zhì)量相等但攜帶負(fù)電荷的粒子和另一個同電子質(zhì)量相等但攜帶正電荷的粒子.這就是“反物質(zhì)”概念的最初觀點. 　　狄拉克是英國青年物理學(xué)家,他根據(jù)狹義相對論和量子力學(xué)原理,于1928年提出了這樣一個設(shè)想：在自然界中,存在著帶負(fù)電的電子,同時還存在著一種與電子一樣但能量與電荷都為正的正電子.這種電子可以稱為電子的“反粒子”.狄拉克認(rèn)為,物質(zhì)和反物質(zhì)一旦相遇,就會互相吸引,并發(fā)生碰撞而“湮滅”,各自的質(zhì)量也消失了,并釋放出大量能量,這些能量以伽瑪射線的形式出現(xiàn).在我們周圍的物質(zhì)世界中不可能有天然的反物質(zhì)存在的原因就在于此. 　　狄拉克的這一設(shè)想,對科學(xué)界震動很大,科學(xué)家們認(rèn)為這種設(shè)想極有道理,因而,他們極力尋找和制造反物質(zhì). 　　1932年,美國物理學(xué)家安德森研究了一種來自遙遠太空的宇宙射線.在研究過程中,他意外地發(fā)現(xiàn)了一種粒子,這種粒子的質(zhì)量和電量都與電子完全相同,唯一不同的是在磁場中彎曲時,其方向與電子相反,也就是說它是正電子.這一發(fā)現(xiàn)論證了狄拉克的設(shè)想,并大大激勵了人們的研究熱情,他們紛紛投入到尋找反物質(zhì)粒子的工作中.1955年,在美國的伯克利,錢伯林和西格雷兩位科學(xué)家利用高能質(zhì)子同步加速器發(fā)現(xiàn)了反質(zhì)子.西格雷等人于1957年又觀察到了反中子. 　　歐洲一些物理學(xué)家于1978年8月,成功地分離了300個反質(zhì)子達85小時,并成功地儲存了這些反質(zhì)子.1979年,美國新墨西哥州立大學(xué)的科學(xué)家進行了一個實驗,在實驗中,把一個有60層樓高的巨大氦氣球,放到高空,氣球在離地面35千米的高度上飛行了8個小時,捕獲了28個反質(zhì)子.關(guān)于反質(zhì)子的發(fā)現(xiàn)層出不窮,這些發(fā)現(xiàn)激發(fā)了人們的興趣.反中子和中子一樣都不帶電,但它們在磁性上存在差別.中子具有磁性且不斷旋轉(zhuǎn),反中子也不斷旋轉(zhuǎn),但其旋轉(zhuǎn)方向與中子恰恰相反.順著這個線索,物理學(xué)家們繼續(xù)尋找下去,結(jié)果,發(fā)現(xiàn)了群新奇的粒子.到目前為止,已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了300多種基本粒子,這些基本粒子都是正反成對存在的,也就是說,任何粒子都可能存在著反粒子. 　　這樣,用人工的方法把反質(zhì)子、反中子和正電子組成反物質(zhì)原子這一設(shè)想在理論上是成立的.在實踐中人們利用粒子加速器人工制造出由一個反質(zhì)子和一個反中子組成的反氘核,這個反氘核是人工制造出的第一類反原子核,它是美國布魯克海文實驗室研制成功的.由兩個反質(zhì)子和一個反中子組成的反氦－3核是第二類反原子核.前蘇聯(lián)在塞普霍夫加速器上曾獲得5個反氦－3核.而反原子是由正電子與這些反原子核相結(jié)合而得到的.1996年1月,歐洲核研究中心宣告德國物理學(xué)家奧勒特等利用該中心的設(shè)備合成得到第一類人工制造的反原子,即11個反氫原子.由于這一科研成果意義重大,歐洲核研究中心專門開會慶祝反原子的人：【合成.物理學(xué)家們預(yù)言,技術(shù)上進一步的改進將會使大量生產(chǎn)反物質(zhì)原子的設(shè)想成為可能. 　　對于反物質(zhì)在自然界中究竟有沒有的問題,人們觀點各異.以往的一些理論認(rèn)為,在宇宙中,正物質(zhì)和反物質(zhì)是對稱的、同樣多的.雖然,反物質(zhì)在地球上只能出現(xiàn)在實驗室里,且時間短暫,但是在茫茫宇宙中的某些部分卻有可能存在一些星系,這些星系由反物質(zhì)構(gòu)成.在那些星體上反物質(zhì)的存在是極其“正?！钡?而正物質(zhì)卻很少在那些星體上存在.物質(zhì)與反物質(zhì)在電磁性質(zhì)上相反而其他方面均相同,那么,在宇宙總磁場影響下,它們各自向宇宙的相反方向集中,分別形成星系與反星系.根據(jù)這種觀點,宇宙應(yīng)該一分為二,由正物質(zhì)和反物質(zhì)兩部分構(gòu)成.可以想象,由反物質(zhì)構(gòu)成的星系應(yīng)該距離我們極其遙遠.但是,至今我們也無法獲得關(guān)于反星系分布的直接證據(jù),因為由反物質(zhì)組成的星系與正物質(zhì)組成的星系發(fā)出的光譜完全相同,而我們今天的天文觀測手段還較落后．沒法將它們區(qū)分開來. 　　宇宙中應(yīng)該存在一個反物質(zhì)世界,這從理淪上講是行得通的,可事實上并不這么簡單.自然的反粒子和反物質(zhì)在地球上是不存在的.科學(xué)家們研究發(fā)現(xiàn),核反應(yīng)中產(chǎn)生的反粒二產(chǎn)被大量正常粒子包圍著,所以產(chǎn)生出來沒多久就會和相應(yīng)的正常粒子結(jié)合,兩者結(jié)合后,反粒子便不存在了,它轉(zhuǎn)化成了高能量的光子輻射.可人們至今還沒有發(fā)現(xiàn)這種光子輻射.在我們地球上很難找到反物質(zhì),因為普通物質(zhì)無處不在,而反物質(zhì)一旦遇到它就會湮滅.事實上,反物質(zhì)仍能以自然形態(tài)存在于地球以外的宇宙中.由于反物質(zhì)發(fā)出的光與物質(zhì)發(fā)出的光一一樣,所以人們無法從恒星發(fā)出的光來判斷它是物質(zhì)還是反物質(zhì).因此人fi’]推斷,完全可能有反物質(zhì)構(gòu)成的恒星存在于宇宙中,或者在距別的星球足夠遠的孤立空間中,甚至在銀河系中.自然界是有對稱性的,所以,其中必同時存在著由物質(zhì)組成的星體和由反物質(zhì)組成的星體.當(dāng)然,物質(zhì)和反物質(zhì)不可能同處在一個星體中,因為二者碰到一起就要湮滅. 　　到底在宇宙中有沒有自然存在的反物質(zhì),還有待于科學(xué)技術(shù)的進一步發(fā)展去證實.物理學(xué)家們努力搜尋反物質(zhì),希望能在宇宙中尋找到它們. 　　能不能直接觀測太陽系以外宇宙中的反物質(zhì)呢?可以,但目前只有一個辦法,那就是研究宇宙射線. 　　在地面實驗室中很難探測到宇宙射線中的反物質(zhì),因為有一個稠密的大氣層在地球上空.穿越大氣層時,宇宙射線會與大氣碰撞而產(chǎn)生次級粒子,這些次級粒子又會與大氣粒子碰撞產(chǎn)生更次級的粒子,這樣幾經(jīng)反復(fù),地面上測量不到原始的宇宙射線,因此也無法確定宇宙射線中反物質(zhì)存在的情況.為此,人們想方設(shè)法把探測器送上大氣的最高層,并一直希望能將探測器送到太空.過去,人們多次用高空氣球把高能反物質(zhì)望遠鏡等探測器送到高空,探測宇宙射線中的正電子與反質(zhì)子,但收獲不大,從未發(fā)現(xiàn)過比反質(zhì)子更重的反原子核.現(xiàn)在,隨著航天技術(shù)的發(fā)展,到太空中去尋找反物質(zhì)的愿望終于可以實現(xiàn)了. 　　1998年6月3日6時10分(北京時間),美國“發(fā)現(xiàn)號”航天飛機載著阿爾法磁譜儀,從肯尼迪航天中心發(fā)射升空.“發(fā)現(xiàn)號”航天飛機的成功發(fā)射,標(biāo)志著探索宇宙反物質(zhì)的重大科學(xué)實驗的開始.值得一提的是阿爾法磁譜儀：主要由中國科學(xué)家參與研制. 　　阿爾法磁譜儀的英文名字是Atpha Magnetic Spectrometer,簡稱AMS,它主要由上下各2層的閃爍體、永磁體、緊貼永磁體內(nèi)氅的反符合計數(shù)器、內(nèi)層的6層硅微條探測器以及契倫科夫探測器等各種探測器組成. 　　在阿爾法磁譜儀中．由銣鐵硼材料制成的永磁體是其主體結(jié)構(gòu),其重量約2千克,高l米、直徑1．2米、長0．8米,是一個空心圓柱體,其中的磁場強度為1400高斯,能長期在太空中穩(wěn)定工作.根據(jù)磁場反應(yīng)的粒子電荷以及粒子的速度、軌跡、質(zhì)量等信啟.AMS可以推斷粒子的正與反.可以說,當(dāng)今最先進的粒子物理傳感器就是AMS. 　　航天實驗證明,阿爾法磁譜儀經(jīng)受住r發(fā)射什空時的劇烈震動和嚴(yán)酷的太空工作環(huán)境的考驗,運行狀況良好,捕捉到許多帶電粒子的蹤跡,這些粒子是由次：}宙射線發(fā)出的.按照預(yù)定的計劃,2001年2月,阿爾法磁譜儀被裝載到阿爾法國際空間站上,進行長達3年的反物質(zhì)空間探測. 　　人們?nèi)绱藷崆械靥角蠓次镔|(zhì),其目的不僅在于要證實理論的正確與否,而更實際的則是在于獲取巨大的能量. 　　任意半噸物質(zhì)與半噸反物質(zhì)相遇,則發(fā)生“湮滅”,并且會放出能量,這種能量將是燃燒1噸煤所放出的能量的30億倍.只要用正、反物質(zhì)各1噸發(fā)生“湮滅”,“湮滅”所產(chǎn)生的能量就可以解決全世界1年所需的能量.而凡“潦滅”后不留殘渣和任何有害氣體.因此,反物質(zhì)是極干凈的超級能源,同時更是最理想的字宙航行能源.據(jù)計算,10毫克的反質(zhì)子只有一粒鹽那么大,卻可以產(chǎn)生相當(dāng)于200噸化學(xué)液體燃料的推進能量.通過這些能量,可以輕而易舉地將巨型航天器送人太空.科學(xué)家們設(shè)想造一艘頭部裝一面巨大的凹面反射鏡的光子巨船,要使飛船開動時,就將燃料庫中的物質(zhì)和反物質(zhì)分別有控制地輸送到凹面鏡前,讓它們在凹面鏡前適當(dāng)位置接觸、“湮滅”,再轉(zhuǎn)化為極其強烈的伽馬射線,即光子流.這種光子流被凹面鏡反射出去,產(chǎn)生巨夫的反作用力,就像氣體從火箭噴口噴出一樣,推動飛船前進,實現(xiàn)星際航行. 　　盡管至今我們?nèi)圆荒艽_定宇宙中有反物質(zhì),但是我們也不能過早予以否定.因為距離我們100多億光年的天體是人類已觀測到的最遙遠的天體,但這并不是宇宙的邊緣,也許在更遙遠的太空中會有反物質(zhì)存任.也可能確實有反物質(zhì)存在于我們已經(jīng)觀測到的宇宙中,只是由于某種原因使我們無法看到這些反物質(zhì).。

本文分享完畢，希望對大家有所幫助。

標(biāo)簽：