这个问题已经说过很多次了,既然朋友们还想了解,就简明扼要再说一遍反氢原子。

反氢原子:反物质到底存不存在,人工制造出反物质会毁灭世界吗

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反物质肯定存在自从1928年英国物理学家狄拉克首次预言,并从理论上论证了反电子的存在以后,反物质就成为了世界科学家研究的对象;1933年,美国物理学家安德逊在实验室中发现和证实了正电子的存在,我们世界所有物质都是由原子组成,而原子的核外电子都是带负电,因此正电子就是反物质粒子;1955年,英国物理学家又用人工方法获得了带负电的反质子。

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所有物质都是由原子组成,而发现了原子和亚原子层面的反粒子,就说明这个世界一定有反物质存在。后来科学家们的研究发现,所有的粒子都有反粒子,从而没有反粒子的粒子反而成为科学家们企图发现的对象

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科学家们找了80年,迄今为止,并没有找到没有反粒子的粒子存在,只发现一个正反粒子集一身的粒子,也就是它的反粒子就是其自身。因为寻找这种粒子的念头是意大利物理学家埃托雷·马约拉纳提出的,因此这种粒子就被称为马约拉纳费米子。由于其珍贵稀有,被昵称为天使粒子。

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由此可见反物质粒子在我们地球上普遍存在,那么宇宙中有没有大块的反物质,或者反物质星球呢?

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迄今还没有发现宏观反物质这里说的宏观反物质就是肉眼可以看得见的,哪怕一只蚂蚁或者一个尘埃大的反物质也没有发现。科学家们又把目光转向了深空,用各种最高精尖的望远镜和设备仪器探查,迄今也还没有发现有宏观反物质存在,但科学家们相信宇宙中一定有一个反物质世界。

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迄今为止,在地球上只发现了原子和亚原子级别的反物质。这些反粒子一直在地球上不断的产生着,但是极其微量。如一些动物和植物就会不断的释放出正电子,这是因为这些动物和植物身上含有钾-40,这种物质不稳定,在衰变时就会释放正电子。人和香蕉体上都有这种物质,一根香蕉每75分钟会释放一个正电子。

反氢原子:反物质到底存不存在,人工制造出反物质会毁灭世界吗

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科学家们还通过人工方法,找到了反氢原子,所有物质都是由原子组成,反氢原子可以组成世界上最轻的元素氢,应该算作是真正的反物质。从这些发现的反物质粒子来看,地球上反物质似乎很多,其实这种理解并不准确。

正确的理解是,地球上的反物质普遍存在,但都是以原子和亚原子粒子的方式存在,极其稀少。要知道一根绣花针的针尖上,都可以排列亿亿个以上的氢原子,质子、电子排列得就更多,这些稀有反粒子要排满一根针尖都很难,对于满世界的正物质来说,实在不足挂齿。

现在世界上有多少人工制造的反物质?其实反物质也不能简单地说是人工制造,有些可以捕获,有些需要制造。比如正电子就可以捕获,比较典型制造出来的就是反氢原子。这是因为自然界不会出现反氢,要靠粒子加速器来制造。

在世界最大的欧洲强子对撞机里,科学家们以射击反质子的方式制造反氢。首先粒子加速器里的氙原子团中会产生反质子,然后用反质子轰击氙原子核,就会产生正负电子各一粒,正电子被反质子(带负电)抓获时,就成为氢原子。

人工制造或捕获反粒子代价很高,全世界科学家们辛苦了几十年,制造和捕获的反粒子才有17纳克,也就是亿分之1.7克,这些反物质的能量连烧开一杯水都不够,耗费的电能和人力物力却无法计量。有科学家们经过计算,认为要得到1微克(百万分之一克)的反物质,坐落在日内瓦的世界最大粒子加速器需要不停地运行1000年。

这是个什么概念呢?这台加速器运行1个小时的电力就需要1200万度电,按每度电10美分计算,1个小时电费就需要120万美元,1000年是876.6万个小时,按现在电价计算电费就需要10万亿元。而且制造反物质需要高科技高精尖设备,加上科技人员、设备维护制造等成本,就更是天文数字了。

而且反粒子的保存还非常困难,因为我们世界到处都是正物质,如空气、水、设备等,反粒子一碰到这些就会湮灭化为乌有。为此科学家们费尽心机,制造出各种各样的磁力陷阱,将获得的反粒子装在里面,让其不碰到任何物质。

这个磁力阱要极高度真空,温度低到0.5K(-272.65℃),让这些粒子动能降到最低。即便这样,反粒子的保存也只是以毫秒计。2011年,CERN的科学家成功将309个反氢原子保存了1000秒,比原来的时间延长了5000倍,创造了迄今为止的最高记录。

因此,反粒子一般捕捉和制造出来后,科学家们就要抓住稍纵即逝的时间进行研究,根本无办法长期保存,前面说的17纳克并不是保存在那里,而是几十年来制造捕获用于研究的反粒子总和。因此,在地球上要得到一点点反物质,比登天还要难。

人工制造的反物质能毁灭世界吗?其实,看了前面内容就可以肯定地说,不能。起码在目前条件下,无人能够得到毁灭世界的反物质。

反物质的能量有多大,我已经在许多文章中说过,现在再简单说一下。反物质的能量来源主要是与正物质发生湮灭时释放的质量转化能量,其当量严格符合爱因斯坦的质能方程。

质能方程的表达式为:E=MC^2。这里的E表示能量,M表示质量,C表示光速。这个方程揭示了物质质量与能量的当量等价互换关系,反物质与正物质的湮灭,是人类迄今已知最大比率、最完美的质量转化为能量,质能转化率达到100%。

1kg(千克)的反物质与1kg正物质发生湮灭,可以释放出2kg质量的能量。根据质能公式计算,这个能量可以达到1.8*10^17J(焦耳)。这是个什么概念呢?电能1kw/h(千瓦时,1度电)相当于3600000J,1吨TNT炸药相当4184000000J,1kg反物质和1kg正物质湮灭释放的能量,相当于500亿kw/h电能,或相当于4302万吨TNT炸药爆炸威力。

从1kg反物质与1kg正物质湮灭爆发的能量来看,也还达不到一颗前苏联大伊万炸弹(又叫沙皇炸弹)的威力,这是迄今世界最大当量的氢弹,1961年10月30日在新地岛试爆时,其爆炸能量达到5000万吨TNT炸药当量。

沙皇炸弹不能毁灭世界,1kg反物质当然就更不能毁灭世界了。而且,人类凭目前科技水平,耗费巨大财力物力人力,1000年也才能制造出1微克(百万分之一克)反物质,即便现在有这1微克反物质,其能量有多大呢?

根据质能方程计算,1微克反物质与1微克正物质发生湮灭,会产生2微克质量的能量,约为1.8*10^8J,相当于50kw/h电能,或43kg炸药,这点能量能毁灭世界吗?大家可以自己想,就不详细解释了。

而且现在没有人能够得到1微克的反物质,甚至1纳克也得不到。因此,依靠人工制造的反物质,是无法对世界产生大的破坏作用的。想用这种世界上最昂贵的物质去做坏事,完全是舍本逐末得不偿失。

那么宇宙中有大块反物质或者反物质星球吗?迄今并没有发现。我想即便有,也很难被人类找到。反物质世界如果有文明存在,也会将我们世界视为反物质世界,对我们也是唯恐避之不及。如果正反世界那么轻易能看到遇到,岂不很快都化为乌有了。

就说这些,感谢阅读,欢迎讨论。

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