大家好,关于冷知识科普反物质很多朋友都还不太明白,今天小编就来为大家分享关于反物质百科的知识,希望对各位有所帮助!
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反物质(Antimatter)是一种物质,它由反粒子组成,与我们通常所了解的物质(由正粒子组成)具有相反的电荷和其他量子特性。例如,反电子(正电子)是电子的反粒子,具有与电子相等的质量和自旋,但具有正电荷而非负电荷。
根据相对论物理学,正粒子和反粒子之间存在一种称为反物质的对称性。反物质与普通物质在相互作用时会发生湮灭反应,其中正粒子和反粒子相遇并彼此湮灭,产生能量。这种湮灭反应是非常有效的,因为质量完全转化为能量,根据著名的质能转换公式E=mc2,其中E表示能量,m表示质量,c表示光速。
虽然反物质在理论物理学中被研究,但目前实际生产和储存大量的反物质仍然具有巨大的技术挑战,因为其与普通物质的相互作用很容易导致湮灭。反物质在天文学、核物理学和粒子物理学等领域具有重要的研究意义,并且被广泛应用于医学影像学和粒子加速器等应用中。
反物质的确实是存在的,从提出到发现再到目前的理论也是一段非常有意思的历史。不过在说明反物质之前,要首先区分反物质和暗物质这两个概念:反物质:任何物质都有反物质,反物质的电荷等性质与正物质相反,质量相同,比如电子与正电子,除了电荷符号相反外其它性质均相同;光子的反物质就是其自身;暗物质:为了解释宇宙学观测中现象与理论不符而提出的一种分布在宇宙中的不可见物质,目前为止暗物质只是一种假设,也没有任何的实验观测表明暗物质存在。
1、提出反物质(在现代理论中)反物质最先由狄拉克(Dirac,为什么我会想到迪达拉呢o((⊙﹏⊙))o)提出的。在20世纪初提出发展的量子力学解决了很多低能下的非相对论性的系统问题,但是却不适用于高能的相对论性粒子或系统。比如说,在很多情况下,粒子数是不守恒的,但是在量子力学的基本假设中就暗含着粒子数守恒,因此量子力学就无法描述粒子产生和消失的情况。狄拉克通过对比牛顿力学与相对论力学的关系,自然的想把量子力学推广到相对论性量子力学。在量子力学中,最重要的是薛定谔方程:,其中为哈密顿算符,其实就是牛顿力学下的动能的形式,而狄拉克推广的想法简单地说就是把这个能量变为相对论中的能量:,其中把光速设为1了。这个方程的解就可能对应着两个能量,即和,狄拉克把负能量解释成反物质。狄拉克对此提出了“狄拉克海”,以电子为例,他认为宇宙中充满了电子,和海洋一样,但是某些电子可能由于某些原因被激发出海平面,这样这个电子原来的位置就留下一个空穴。这个空穴相对于充满电子的空穴来说,就是带正点的正电子。当然现在我们知道这种解释并不是正确的。反物质的存在实际上是非常自然的,是时空对称性的要求。关于物质与反物质的关系在量子场论中有完整详细的描述。
2、发现反物质1932年,安德森发现了正电子。安德森从1930年开始跟密立根做宇宙射线的研究工作。从1930年起安德森负责用云室观测宇宙射线。安德森采用一个带有非常强磁铁的威尔逊云室来研究宇宙射线。他让宇宙射线中的粒子通过室内的强磁场,并快速拍下粒子径迹的照片,然后根据径迹长度、方向和曲率半径等数据来推断粒子的性质。1932年8月2日,安德森在照片中发现一条奇特的径迹,这条径迹和负电子有同样的偏转度,却又具相反的方向(上图),显示这是某种带正电的粒子。从曲率判断,又不可能是质子。于是他果断地得出结论,这是带正电的电子。狄拉克预言的正电子就这样被安德森发现了。(本段来源于发现正电子----中国科学院)3、反物质在哪一说到反物质,就会想到反物质和正物质会湮灭,会觉得其与生活中的物质距离非常远。但是实际上,从某种意义上说,反物质无处不在。根据物理学中的相关知识可以知道,我们的宏观世界几乎都是由原子或分子构成的,原子质量几乎都集中在原子核中,原子核由质子和中子构成,而原子核中的质子中子之间是有非常强的相互作用的,而传递这种相互作用的粒子中就含有反物质(反夸克)。所以,从这种意义上说,反物质存在于所有的宏观物质中。pi0中就有反u夸克和反d夸克反物质在我们所生活的环境中不能产生,但是在实验室中却很容易产生,也就是在对撞机中,比如CERN的LHC,北京的北京正负电子对撞机BEPC等,在一次对撞中,会产生成千上万的反物质粒子产生,也就是说反物质每天都在实验室中产生。4、反物质去哪了但是,根据目前的粒子物理标准模型和粒子场论,正物质与反物质是完全对称的,而如果大爆炸的时候正反物质是一样多的话(目前大家普遍相信这一点),理论上说现在的宇宙中正反物质也是一样多的,但是实际的观测却没有看到宇宙中有反物质,这就非常迷了。目前有很多理论来试图解释这件事情,但是没有一个能非常完美的解释。革命尚未成功,同志仍需努力。我的上一个回答ヾ(?°?°?)??我的下一个回答
反物质是反原子组成的物质。
反原子是正电子和负质子组成的。比如:反氢原子是由一个正电子和一个负质子组成的。如果氢原子和反氢原子相遇会湮灭,释放出巨大的能量。物质与反物质湮灭释放的能量比核裂变和核聚变释放的能量更多。
1、概念不一样:暗物质是理论上提出的可能存在于宇宙中的一种不可见的物质,注意,是理论上。反物质是正常物质的反状态。当正反物质相遇时,双方就会相互湮灭抵消,发生爆炸并产生巨大能量。
2、提出者不一样:最早提出“暗物质”可能存在的是天文学家卡普坦。反物质概念是英国物理学家保罗·狄拉克最早提出的。
3、提出的时间不一样:暗物质于1922年被提出来,天文学家卡普坦提出,可以通过星体系统的运动间接推断出星体周围可能存在的不可见物质。反物质最早被提出是在1928年,英国物理学家保罗·狄拉克预言,每一种粒子都应该有一个与之相对的反粒子。
4、关于质量:暗物质参与引力相互作用,所以应该是有质量的,但单个暗物质粒子的质量大小还不能确定。正电子、负质子都是反粒子,电子和反电子的质量相同,但有相反的电荷。
5、稳定性:暗物质应是高度稳定的,由于在宇宙结构形成的不同阶段都存在暗物质的证据,暗物质应该在宇宙年龄(百亿年)时间尺度上是稳定的。反物质极不稳定而几乎不存在于自然界。研究人员在实验室里制成反物质,但这些反物质一接触容器壁便瞬息湮灭。抓不住,便无从加以深入研究。
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