原创所有反氢原子,侵权必究!
反物质就是用相反电荷的粒子构成的物质。即质子视为带正电荷、电子视为带负电荷。我们刚开始发现的原子,其中内部的质子、电子就是如此。但是人们电子可以带正电荷,随后发现反质子、反中子。不由得让人们猜想,由反质子、反电子、反中子构成的物质的可能性。
后来,卡尔•安德森在1932年提出反物质。反物质的原子内部,质子带负电荷、电子带正电荷。
例如:电流是从负极流向正极,即电子的流动,那对于反物质而言,也是电子的流动,则电流是从正极流向负极。这是反物质与物质的其中一种物理相反属性。
其次,你想要知道反粒子的质量,它大致与粒子等同。
欧洲航天局的伽马射线天文观测台,证实了宇宙间反物质的存在。他们对宇宙中央的一个区域进行了认真的观测分析。发现这个区域聚集着大量的反物质。此外,伽马射线天文观测台还证明,这些反物质来源很多,它不是聚集在某个确定的点周围,而是广布于宇宙空间。
寻找过程
1995年欧洲核子研究中心的科学家在实验室中制造出了世界上第一批反物质——反氢原子。
1996年,美国的费米国立加速器实验室成功制造出7个反氢原子。
1997年4月,美国天文学家宣布他们利用伽马射线探测卫星发现,在银河系上方约3500光年处有一个不断喷射反物质的反物质源,它喷射出的反物质形成了一个高达2940光年的“反物质喷泉”。由于我国参与了这项研究,因此新闻媒体曾热心地宣传过它。美国著名华裔科学家丁肇中也正致力于此。
1998年6月2日,美国发现号航天飞机携带阿尔法磁谱仪发射升空。阿尔法磁谱仪是专门设计用来寻找宇宙中的反物质的仪器。然而这次飞行并没有发现反物质,但采集了大量富有价值的数据。
2000年9月18日,欧洲核子研究中心宣布他们已经成功制造出约5万个低能状态的反氢原子,这是人类首次在实验室条件下制造出大批量的反物质。
如果像太阳那么大的正反物质相遇,他们是瞬间消失,还是有个过程
如果像太阳那么大的正反物质相遇,他们是瞬间消失,还是有个过程?
在物理学领域,科学家们基于一些反粒子的发现,进而引申了一个由反粒子构成的反物质的假设,正如基本的反粒子与对应的正粒子相碰撞会在瞬间湮灭并释放出能量,科学家们设想当由反粒子构成的反物质与现实世界中的正物质发生碰撞时,也会同样烟消云散。那么,如果有太阳大小的正反物质相遇,会出现什么样的情况呢?是瞬间消失,还是需要持续一下过程?
要分析这样的结果着实不容易,因为截至目前,科学家们只在实验中或者天文观测中,发现了基本粒子以及几乎与它们成对出现的反粒子,于是科学家们认为在自然界中,势必存在着与现实宇宙中存在的每一种基本粒子相对应的反基本粒子,然而经过这么多年的观测,科学家们并未在宇宙空间中找到反物质存在的有力证据。虽然有权威机构在对宇宙深空中的观测,似乎能够反映出在某些区域存在着由大量反物质构成的星云体系,但是终究缺乏足够有效的证据,反物质到底存不存在,为何现在探测不到反物质,已经成为科学界研究的重点领域之一。
宇宙大爆炸理论是基于遥远目标星系所发出的光线,在到达地球之后其光谱有向红端移动的状况而提出的,而科学家们根据宇宙大爆炸的速率,从而反推出宇宙的年龄为138.2亿年,并且接收到来自非常遥远星系发出的光线,使我们得以知晓宇宙大爆炸初期和没有充分演化时期的模样,正是来源于宇宙大爆炸初期的巨大能量,使得光线在传输过程中对宇宙空间持续进行着“加热”,虽然空间不断在扩张,但是残留的宇宙微波背景辐射让我们窥视到了宇宙的演化历史。
目前我们所处的宇宙中各类星体,归根结底都来源于原始的星云物质,有些是大爆炸初期产生的,有些则是上一任大质量恒星坍缩然后爆发的产物。而原始星云的产生,得益于大爆炸初期高温炙热等离子体的降温,才能形成由质子和中子组成的原子核。接下来的宇宙发展历史大家应该比较清楚了,那就是在原子核形成的基础上,形成了轻元素原子,然后形成了分子云,最后在引力扰动之下发生分子云的大规模吸聚,最后演化为恒星,此后围绕着恒星的星际物质又逐渐聚合成岩质行星和气态行星,所幸的是,地球作为一颗得天独厚的固态行星,具备了碳基生命形成的所有有利条件,经过漫长的历史时期逐渐演化出了生命形态。
如果我们再把时间放长一点,在宇宙大爆炸的初期,当基本粒子形成以后,在高温之下这些基本粒子势必会发生非常高频次的碰撞,在彼此高频率的碰撞之下,有些粒子被反弹,有些被崩解,有些则合而为一,那么在大爆炸初期所释放的巨大能量之下,这种粒子间的碰撞,势必会有很大的几率使这些粒子演化为新的粒子,比如基本粒子对应的反粒子,它们之间遵循着数量相等、所携带的能量相同等对应规律,如果带电荷的基本粒子,则反粒子携带同等的相反电荷,不带电荷的基本粒子,其反粒子可能与之自旋方向相反。那么,当粒子与反粒子相遇时,会发生湮灭,同时释放两个光子,按照爱因斯坦质能方程,湮灭之后两个光子所携带能量的总和,与之前粒子和反粒子的静质量对应的总能量相同。
随着宇宙大爆炸之后宇宙空间的逐渐冷却,对于一个相对较小的系统来说,其能量输入不足以再支撑产生新的粒子和反粒子,那么在之前所产生粒子和反粒子频繁地产生和湮灭现象之后,系统中的正粒子、反粒子以及光子的数量所达到的平衡状态就会被打破,这种现象所发生的几率也越来越低,宇宙中的正粒子和反粒子数量也在逐渐地减少,而在不同的小型系统中,既宇宙空间“网格”中,正粒子和反粒子可能具有不对称性,也就是说有的区域剩下的可能是以正粒子组成的正物质为主导,而有些区域则可能是由反粒子组成的反物质为主导。不同的区域由于相距太过于遥远,这些正物质和反物质区域几乎没有几率相遇,因此我们也很难观测到反物质的存在。
当然以上仅是理论性的推测,科学家们至今还没有在宇宙“网格”中明确地观测到反物质区域的存在,这至少说明两个问题,一个是我们的观测范围还不够,不足以到达反物质区域的程度;另一个可能则是宇宙大爆炸之后产生的正粒子和反粒子数量本身就是不对等的,至于真相到底如何还需要科学家们的继续努力探索和研究。
那么,我们暂且抛开反物质是否存在这个前提,如果有太阳大小的正、反物质相遇,会发生什么样的情况。既然反物质的组成和正物质一样,那么也将同样遵守现实世界的各项物理定律,也就是太阳大小的正反物质,实际上来说形成的还是正物质恒星和反物质恒星,内部都存在着核聚变反应,彼此靠近时万有引力仍然发挥着作用。
所以,我们可以推测,如果这两个物体直接正面相撞,那么在碰撞之前,正反太阳外围以及表面的等离子气体将首先会发生湮灭,释放巨量的能量,从而推动太阳表面温度的急速升温,然后发生不可控核聚变,使得正反太阳在没有完全碰撞之前就会发生裂解,然后裂解出去的正反物质再次在引力作用下相遇,发生更大规模的湮灭,最终正反太阳核心相碰撞,在释放出巨量能量的同时,什么物质也不会剩下,只不过这个过程肯定不会瞬间完成。
如果正反太阳没有正面碰撞,而是在引力作用下彼此吸引,那么刚开始的时候就会形成类似双星系统一样的运行状态,然后外围的一些等离子气体会部分相遇,形成等离子气体湮灭的一座”桥梁“。
在气体湮灭释放能量的推动下,使得原本相互靠近的正反太阳有了一定的”排斥力“,在一定程度上阻止了进一步的剧烈湮灭,这种状态可以维持相当长的时间,如果正反物质湮灭的能量较小,则最后两颗恒星的物质大量被剥离湮灭消失,最后只留下冷却后的核心,在一定的安全距离内彼此”守望“。而如果正反物质湮灭的能量足够大,则两颗恒星的组成物质就有很大的几率被崩解开来,最终形成两片相距甚远的正反物质星云。
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