高考考试网
当前位置: 首页 高考资讯

科学家发现了反物质(一种神秘的物质)

时间:2023-07-19 作者: 小编 阅读量: 2 栏目名: 高考资讯

反物质几乎于普通物质完全相同。在高能状态下,例如粒子加速器中,能够随机生成新的粒子。来自宇宙深空的“上帝粒子”携带的能量是欧洲核子研究中心的粒子加速器中产生的粒子能量的9*10^7倍。因此,我们耗费心力建立欧洲核子研究中心,就是为了能在合适的时间近距离观察粒子碰撞。发生在上层大气中的碰撞会同时产生物质和反物质,一些碰撞的产物会被地球磁场的范艾伦辐射带俘获。

科学家发现了反物质?反物质和普通物质是一样的,但在某些方面是对称的,就像人的左手和右手一样每一个反粒子都有着和它对应的普通粒子相同的质量,但在某些方面它们的性质却恰恰相反例如,质子是一个重子,带有一个正电荷,而反质子是一个反重子,带有一个负电荷与数字的正负无关,就像人的左手和右手,重要的是它们的带电性质是相反的,我来为大家科普一下关于科学家发现了反物质?以下内容希望对你有帮助!

科学家发现了反物质

反物质和普通物质是一样的,但在某些方面是对称的,就像人的左手和右手一样。每一个反粒子都有着和它对应的普通粒子相同的质量,但在某些方面它们的性质却恰恰相反。例如,质子是一个重子,带有一个正电荷,而反质子是一个反重子,带有一个负电荷。与数字的正负无关,就像人的左手和右手,重要的是它们的带电性质是相反的。

图解:氢原子由一个带正电荷的质子和一个带负电荷的电子构成,由于正负电荷的相互吸引,氢原子的结构是稳定的。同样的原因,反氢原子的结构也是十分稳定的。

反物质几乎于普通物质完全相同。由于光子(没有与之相对应的反粒子)与其它物质相互作用的方式均相同,因此无法通过“看”来分辨它们,除了β衰变。在β衰变的过程中,中子从它的“南极”放射出一个电子,而反中子则从它的“北极”放射出一个正电子。这种差异就像我们的左手和右手相互对称一样,没什么可奇怪的。

图解:左图:由普通物质组成的花;右图:由反物质组成的花的艺术想象图。

因此当我们放眼宇宙中的恒星和星系时,我们无法分辨它们是由普通物质还是反物质构成。反物质恒星与普通恒星有着相同的运行方式和轨道,并且同样会发光。就像电荷的正、负号或左、右撇子一样,除非将它们放在一起进行比较,否则是很难将它们区分开的。

如果你要这么做,必须要格外小心,因为当普通粒子与它的反粒子相互作用时,它们会发生湮灭并释放出大量的能量(通常是以光的形式)。如果你抓住1kg的反物质,它将与你身体的1kg普通物质发生湮灭,并释放出和有史以来最大的核爆炸相当的能量。

图解:100英里外拍摄的沙皇氢弹爆炸,这就是2kg物质瞬间全部转化成能量的威力。

想要确切地知道物质(任何一种)中储存了多少能量,仅需使用质能公式:E=mc^2。当你使用这一公式时,一定要使用标准单位(质量:kg,光速:m/s,能量:J),这样就无需再进行单位换算了。根据这一公式,2kg物质所具有的能量E=(2 kg)(3×10^8 m/s)^2 = 1.8×10^17 J。

当普通物质与反物质相遇时,它们通常会发生碰撞。我们无法通过观察来分辨一个物体是由普通物质还是反物质构成,但是由于在广袤的宇宙中,星云和反物质星云相互碰撞并发生湮灭的奇观并不常见,我们可以确信在宇宙(至少是已知的宇宙)中,几乎所有我们能观察到的物质都是由普通物质构成的。我们的宇宙对反物质并非友善之地。

那我们为什么还要假设反物质存在呢?首先,当你重新写下薛定谔方程(一种精彩的描述粒子运动的方法)来弄清楚相对论(时空的基本理论)时,你会发现该方程有两个解,因此大部分粒子具有左和右两种形式(普通物质和反物质);其次,也是最重要的一点,我们能创造出反物质。

在高能状态下,例如粒子加速器中,能够随机生成新的粒子。并且这些新粒子总是成对产生,例如,每生成一个质子的同时也会生成一个反质子。恰到好处的是,生成的质子具有一个正电荷,在磁场中能够受到电磁力作用,而反质子具有一个负电荷,在磁场中能够受到与质子相反的电磁力作用,从而使二者的运动方向相反。因此,凭借极大地智慧和谨慎的实验设计,科学家们能使用粒子加速器(创造)和粒子减速器(减速和储存)一次性收集1亿个反粒子。

关于反物质,值得一提的是,最近有一种关于将其制作成武器的荒诞设想。设想一下,耗费一个小镇的电力来运行一个粒子加速器,制造出几亿个反质子,所产生的破坏力相当于一个雨滴“砸”到地上,还不如直接朝敌人扔砖头。

我们能目击到的最高能的粒子相互作用发生在上层大气中,想要看到这一景象需要耐心等待。来自宇宙深空的“上帝粒子”携带的能量是欧洲核子研究中心的粒子加速器中产生的粒子能量的9*10^7倍。但是,我们每隔几个月才能在几十英里外观察到一次这种超高能粒子。因此,我们耗费心力建立欧洲核子研究中心,就是为了能在合适的时间近距离观察粒子碰撞。

发生在上层大气中的碰撞会同时产生物质和反物质,一些碰撞的产物会被地球磁场的范艾伦辐射带俘获。在那里存在着几纳克的反物质。由此可见,每一个具有足够稳定磁场的行星和恒星都拥有极其少量的反物质。如果你要寻找自然形成的反物质,可以到这些地方寻找。

但是如果反物质和普通物质总是成对产生,并且它们并没有实质性的区别,那为什么宇宙中的物质都是普通物质呢?没人知道。这是一个激动人心的未解之谜?目前,重子不对称问题还是一个悬而未决的问题,虽然人们做出过很多努力来寻找这个问题的答案,但什么结果也没得到。

参考资料

1.WJ百科全书

2.天文学名词

3. askamathematician- The Physicist

如有相关内容侵权,请于三十日以内联系作者删除

转载还请取得授权,并注意保持完整性和注明出处

    推荐阅读
  • 佳明225智能手表(佳明Forerunner245智能手表1980元秒杀)

    喜爱运动的您,是否一致想要拥有一块智能手表?但动辄两三千元的售价,打消了您购买的念头?佳明的这款佳明Forerunner245智能手表十分适合还在踟蹰不前的您,这款采用三星定位的智能手表,不仅能记录您运动的轨迹,防水的机身设计,即便您是在游泳、跑步、骑行也能为您提供可靠的血氧、心跳等关键数据,帮助您进行有效的身体锻炼,今日佳明的这款Forerunner245智能手表限时1980元秒杀。

  • 鞋子去皱的方法(鞋子去皱的方法推荐)

    大家在熨烫的时候切记要采用低温悬烫的方法,只需要距离皮鞋面两厘米就可以,这样才可以预防温度太高导致皮鞋被烫坏。在熨烫的时候切记多次查看,调整熨烫的正确时间。接着在皮鞋上面铺上一层干布,接着再利用熨斗将其熨平,直到褶皱恢复良好便可以了。等到其被吸收以后再擦拭一遍同色的鞋油,皮鞋面就会变得软一点,皱印也会变得浅一些。

  • 漆器的艺术的本质是什么(漆器的艺术的本质是什么?( A)

    最佳答案是一种髹饰的艺术。髹饰是古代在艺术品上采用的一种传统工艺,用漆漆物,谓“髹”,“饰”则寓纹饰之意。因此,漆艺是一种装饰的艺术,说明古人对生活有了更高的追求,并把这种美好的追求通过漆艺表现出来。

  • 詹姆斯韦伯太空望远镜制造过程(什么是引力透镜)

    据NewAtlas报道,如果你本周看过詹姆斯·韦伯太空望远镜 的第一批图像,你可能已经经常听到“引力透镜”这个词。这种现象被称为引力透镜,其影响在韦伯的新图像中清晰可见。而詹姆斯·韦伯太空望远镜特别适合于利用这一现象。人们可以从詹姆斯·韦伯的空前威力中学到很多东西,结合引力透镜,它可以让天文学家研究宇宙在大爆炸后很早的时候的情况。“因此,我们预计JWST和引力透镜的结合将成为探索遥远宇宙的一种异常强大的方式。”

  • 二月十七日免收通行费吗(注意)

    接下来我们就一起去了解一下吧!二月十七日免收通行费吗记者26日从交通运输部获悉,今年“五一”假期,7座以下(含7座)小型客车通行收费公路免收通行费,具体免费通行时段为4月30日(星期六)0时至5月4日(星期三)24时。高速公路免费通行以车辆驶离出口收费车道的时间为准,即车辆在4月30日0时至5月4日24时之间驶离高速公路出口的可享受免费政策。

  • 空气炸锅解冻烤肠(空气炸锅烤肠用解冻吗)

    以下内容大家不妨参考一二希望能帮到您!空气炸锅解冻烤肠空气炸锅炸东西时无需解冻冷冻食品。通过温度旋钮可以选择最合适的设置。其具体原理是利用机器内的烘烤装置快速加热空气,在密闭空间内形成循环热流,使食物快速变熟,同时带走食材表面的水分,以达到酥脆的口感。正因为其特殊的原理,空气炸锅不需要额外加入太多油脂,只需要在食材表面刷一层油;如果食材本身带有足够油脂,不添加食用油也可以。

  • 冬瓜都有什么营养(冬瓜的营养价值和饮食推荐)

    常吃冬瓜,还可以使皮肤光洁;另外对慢性支气管炎、肠炎、肺炎等感染性疾病有一定的治疗效果。可炒食、炖汤、入馅、制茶等。做法1、牛肉洗净,切成薄片;冬瓜去瓤及青皮,洗净切成小块;葱白洗净切小段2、豉汁烧沸,加入牛肉片和冬瓜块,煮沸后改用小火炖。

  • 神庙逃亡技巧(神庙逃亡掌握这10个小技巧-菜鸟也能变老鸟)

    神庙逃亡是一款经典手游,滑滑滑,我要开始逃了。跟我一起逃亡吧。

  • 微信群怎么换头像(如何更换微信群头像)

    以下内容希望对你有帮助!微信群怎么换头像首先,我们可以点击手机里面的微信图标并登录自己的微信账号。在微信主页面,我们可以看到自己加入的微信群的头像是由加入的微信成员的头像决定的。进入头像之后,我们点击右上角的三个点的按钮,然后可以更换自己的头像了。选择头像图片,然后点击使用就可以了。