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關於反物質,雖然很神秘,但是我們已經對它有了一定的了解

2011年01月13日,美宇航局科學家在利用費米伽馬射線太空望遠鏡觀測世界各地的雷暴天氣時,發現了反物質雲。

關於反物質,雖然很神秘,但是我們已經對它有了一定的了解: 正電子、負質子都是反粒子,它們跟通常所說的電子、質子相比較,電量相等但電性相反。科學家設想在宇宙中可能存在完全由反粒子構成的物質,也就是反物質。電子和反電子的質量相同,但有相反的電荷。質子與反質子也是這樣。粒子與反粒子不僅電荷相反,其他一切可以相反的性質也都相反。

我們周圍的宏觀物質主要由重子數為正的質子和中子所組成。因此,這樣的物質被稱為正物質,由他們的反粒子組成的物質相應地叫反物質。從粒子物理的角度講,正粒子和反粒子的性質幾乎完全對稱,那麼為什麼自然界有大量的正物質,而卻幾乎沒有反物質呢?

反物質就是正常物質的鏡像,正常原子由帶正電荷的原子核構成,核外則是帶負電荷的電子。但是,反物質的構成卻完全相反,它們擁有帶正電荷的電子和帶負電荷的原子核。從根本上說,反物質就是物質的一種倒轉的表現形式。愛因斯坦曾經根據相對論預言過反物質的存在:「對於一個質量為m,所帶電荷為e的物質,一定存在一個質量為m,所帶電荷為-e的物質(即反物質)」。

按照物理學家假想,宇宙誕生之初曾經產生等量的物質與反物質,而兩者一旦接觸便會相互湮滅抵消,發生爆炸併產生巨大能量。然而,出於某種原因,當今世界主要由物質構成,反物質似乎壓根不存在於自然界。正反物質的不對稱疑難,是物理學界所面臨的一大挑戰。

正反物質湮滅是另一種能量的釋放方式。 你應該聽說過通古斯大爆炸吧?1908年的那次大爆炸,連地球的另一端都感覺到了,神奇的是,爆炸後竟然找不到因為爆炸產生的隕石碎片。 很多人認為,當時就是一刻反物質組成的流星撞擊了地球,正反物質接觸時發生了相互湮滅,轉化成了巨大的能量。

人類目前已經發現了幾乎所有的例子都有反粒子,質子有反質子,電子有反電子等等。唯獨光子比較特別,物理學家論證了不存在反光子,因為反光子就是光子自己。 我們不但發現了反物質的存在,而且已經可以製造出反物質,並證明了,正物質和反物質兩者相遇時,會相互湮滅,變成純粹的能量存在。

反物質是極難儲存的,目前,人類採用的方法是電磁場,讓這些反物質例子在磁場中轉圈圈,從而保證它們不與正物質相遇而湮滅。(ps.其實我們的地球磁場也困困住了一圈暗物質)。 雖然關於反物質,很多都還停留在實驗和假想階段,但很多應用已經落地了,在醫學上,利用反質子用來治療癌症,已經被證明很有前景。

更讓人有的興奮的是,科學家們已經開始著手思考利用反物質引擎驅動飛船的可能性,根據計算,利用這種方式,在理論框架下,飛船可以被加速到光速的40%,甚至以上。

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