我是核先生,这个问题是这样的反氢原子。
地球上的任何物质不外乎由原子、分子、离子等粒子构成,这些粒子又是由带正电的原子核和带负电的电子组成,这样的物质统统称为正物质,科学家反向思维猜想,有没有一种物质是由带负电的原子核和带正电的电子组成的,如果存在这样的物质,这就是反物质。
要是一般人预言了估计没几个人关注的,但是预言反物质的是大科学家爱因斯坦,而且在1932年,核物理研究者安德森发现了正电子,对于核物理研究者来说这是极大的鼓舞,更加增加了大家对反物质的探索兴趣,直到1995年欧洲核子中心首次在实验室合成反物质——反氢原子,从而证实了理论猜想。
反物质有个特征,就是正物质相遇会湮灭,释放出大量能量,释放能量大小同样满足爱因斯坦质能方程,即E=m*c2。在湮灭过程中,E是湮灭后释放出的能量,m是湮灭前正物质和和反物质的质量和,也就是物质损失的静止质量,c是光速。
了解核反应的读者知道核反应释放能量的大小也是满足质能方程E=m*c2的。
在核反应过程中,E是核反应过程中释放出的能量,m是核反应过程中发生质量亏损的大小,c是光速。
从以上方程可以看出,湮灭过程和核反应过程释放能量的差别主要在于损失的静止质量大小的差别,系数都是光速(3*10^8米/秒)的平方。湮灭过程质量损失几乎是100%,而核裂变质量亏损仅为0.09%,核聚变质量亏损也不会超过2%。
用数据来举例就是,如果有100g反物质和100g裂变材料,反物质湮灭质量亏损大约损失200g的质量,核裂变损失大约0.09g的质量,相差2222.22倍,前面还要乘以光速的平方,约10^17量级,最终相差了10^20量级。
最终结论,同等质量的反物质和核裂变材料,反物质湮灭释放的能量要高得多。PS:核物理知识:计算核反应过程质量亏损大小有两种计算方法:
以裂变方程为例:U235+1n→Ba142+Kr91+3n,第一种可以查询原子量表格中各个原子的准确质量,计算反应前后的质量差,第二种分析反应过程中中子转化为质子的数量来计算反应前后质量差。
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科学家发现过反物质星和星系吗
到目前为止没有在宇宙大范围中发现反物质。
反物质的概念最早是由狄拉克在1928年提出的,到了50年代在实验室中人们发现了一些奇怪的现象,而最终在1955年,同过人工的方法获得了反质子。随后,人们意识到,其他各种反粒子应该也是存在的。
但自然界中是不可能存在反物质的,因为就算有也会瞬间与相对应的正物质反应湮灭,所以自然界中没有反物质,那么只能通过人工方式获得反物质。但反物质的合成是比较困难的,直到1995年,欧洲核子研究所才第一次合成了一批反氢原子,到了2000年,欧洲核子研究所声称已经制造了5万个反氢原子。
与此同时,人们也将目光放到了遥远的宇宙深处,根据大爆炸理论,在宇宙诞生之初,应该出现过大量的反物质粒子,虽然很快就湮灭了,但应该可以留下一部分。
于是在1997年,就有宣称伽马射线卫星在银河系上方数千光年处发现了反物质流,但后来就没了下文。1998年,美国发射了阿尔法磁谱仪,用来探测宇宙中的反物质源,据说获得了大量的数据,证明宇宙中存在一些反物质源。
目前,各国仍然有很多的卫星搭载了仪器,监测着太空深处,期望发现更多的反物质证据。或许反物质的存在不是想象中那么希少,但是否存在反物质组成的宏观天体,目前还是个未知数。
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