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  • 1 # 科學美少男

    在地球上我們所看見的物質都為物質(正物質),它們由原子、電子構成。其中原子中的電子帶負電,質子帶正電。而反物質則相反,其質子帶負電,電子帶正電。

    不僅僅是地球,整個宇宙中所有物質都是由物質構成的,所以宇宙的任何一個角落和地球具有相同的物理特性和化學特性。但如果傳統的物質是反物質構成的將會如何呢?

    根據麵糰的具體成分和含水量,麵包麵糰有可能具有粘性。如果孩子在揉麵團,而麵糰本身是反物質而不是正常物質,那麼“粘性”的會如何?。

    當我們談論物質的性質時,比如粘性、彈性、有彈性或彎曲性,這些都是宏觀的特性。在科學上,你可以在不改變物質性質的情況下測量它們的性質。當你觸控黏糊糊的麵糰、橡皮筋或彎曲的樹枝時,即使你觸控它們,改變它們的物質性質,它們也會保持粘性、有彈性或彎曲。

    宏觀下的微觀世界

    如果要了解是什麼導致了這些物理特性,就要深入到微觀世界,才能瞭解決定物質性質底層邏輯是什麼。在微觀尺度下,一切都是由原子構成的。這些原子結合在一起形成分子,而分子又透過原子間的相互作用力結合在一起,於是才有了大型的物質。

    水分子的動態相互作用:單個的H2O分子是v形的,水之所以具有v形的特性是因為它的分子結構和這些水分子中電子的行為,反水是什麼樣的?

    當某物摸起來很粘時,是因為你接觸的物質中的電子與你指尖中的電子以一種特殊的方式相互作用,從而產生了我們所說的粘性。所有與這種“粘性”感覺有關的東西,都是基於這些原子中的電子是結合的方式:共價鍵、離子鍵、混合物、懸浮液和溶液,以及它們和其他物質之間的氫鍵(水分子中的氫鍵)。

    這種微觀世界中粒子的相互作用並非只會產生“粘性”,它可以給你帶來各種各樣的互動,使你和物質間可以有“交流”。比如:指尖替換成眼睛,物質可以根據自身顏色的特性釋放出光子和反射光子與你的眼睛進行互動,你就可以看到物質的顏色。而釋放光子,釋放什麼光子在微觀層面是原子中電子的躍遷與電子躍遷的能級差所決定的,於是它決定了物質性質和相互作用。

    反物質的微觀世界

    在現實生活中,我們可以隨意拿現有物質過來試驗觀察,但我們卻沒有大量的穩定的反物質。如果有的話,我們就可以利用反原子構建成反分子和反宏觀物體,並測試它是如何與其他反物質相互作用的。對於研究反物質的物理學家和材料科學家來說,這仍然是一個夢想。事實上,很長一段時間,我們所做的一切都是從理論與計算中獲得。

    反物質的概念已經有90年的歷史了,最初只是純理論的。1927年12月,英國物理學家保羅·狄拉克提出了電子的相對論方程,即狄拉克方程。有趣的是,等式中發現除了負能量結果。這顯示出一個問題,當電子趨向於朝著最低可能的能級躍遷時,會出現負無限大的能量,這是是毫無意義的。

    為了要彌補這條件,狄拉克提出真空狀態中是充滿了負能量電子的“海”,稱作狄拉克之海。任何真實的電子因此會填補這些海中具有正能量的部分。狄拉克發現海中的這些“洞”則具有正電荷。起初他認為這是質子,但赫爾曼·外爾指出這些洞應該是具有和電子相同的質量。

    1932年由美國物理學家卡爾·安德森在實驗中證實了正電子的存在,這是我們發現的第一個反物質。它有一個奇怪的屬性:自旋翻轉了,電荷翻轉了,其他量子數也翻轉了。於是物理學家發現了反物質的存在,物理學出現了一個全新的世界。

    物理學家發現正電子會與遇到的任何電子一起湮滅,變成純能量(光子)。這個現在被稱為正電子的反粒子。90多年後的今天,我們知道每一個物質粒子都有一個與之對應的反粒子。

    現在所有的模型都已經被直接探測到,最近的一次,希格斯玻色子,在十多年前,在LHC實驗室被發現。所有這些粒子都可以在大型強子對撞機的能量下產生,粒子的質量決定了基本的常數,這些常數讓我們可以完整地描述它們。這些粒子和反粒子可以用標準模型下的量子場理論的物理學來很好地描述。

    我們想要創造反物質,就必須先創造反粒子。我們可以透過愛因斯坦的E = mc²計算出能量,來製造出成對的正反粒子,而這其中最大的難題是,這些粒子總是以接近光速的速度運動,想要捕捉它們談何容易,並且它們出現之後很容易在由物質構成中的世界遇到(正)粒子,從而衰變或湮滅,更別提要把它們組裝起來製造出反原子,反分子,甚至是反人類。

    反物質製造

    不過最近,最近,物理學家已經在嘗試透過實驗來測試反粒子是如何結合在一起的。在歐洲核子研究組織,歐洲核研究組織和大型強子對撞機的所在地,整個大型綜合體致力於反物質的建立和研究。它被稱為反物質工廠,其專業不僅涉及產生低能反質子和低能正電子,而且還涉及將它們結合在一起以形成反原子。

    上圖:歐洲核子研究中心(CERN)。在這裡,帶電荷的反物質粒子聚集在一起,根據與反質子結合的正電子的數量,可以形成正離子、中性原子負離子。如果我們能夠成功地捕獲和儲存反物質,它將是一個100%有效的燃料來源。我們還開始測量反物質的電磁特性,這與已經測量到的正常物質的電磁特性是相同的。

    反物質是否和普通物質一樣具有粘性,最終的結論可能就會從這裡產生。如果反物質遵循與正常物質相同的類似規則,那麼反原子應該表現出與正常原子相同的某些特性。它們應該有相同的能級,相同的(反)原子躍遷,擁有相同的吸收能力和具有相同的發射能量,並且應該結合在一起形成反分子,就像原子形成正常分子一樣。

    氫原子中,一個電子繞一個質子。反氫原子中,一個正電子(反電子)圍繞一個反質子旋轉。正電子和反質子分別是電子和質子的反物質對應物。

    2016年,CERN進行了科學家首次測量了反氫原子的原子光譜。第二年,他們能夠測量反原子的超精細結構的能級,並再次得到了與正常物質的能級非常吻合的結果(誤差在0.04%以內)。

    現在已經進行了令人難以置信的精確測量,每一次的結果都是一樣的:反原子中的正電子具有與正常原子中的電子,具有相同的量子特性,包括相同的躍遷和相同的能級。更重的反原子核也被創造出來了,每一次我們都得到了同樣的結果。於是我們終於可以說反原子具有與正常原子相同的電磁特性。

    在2020年2月,關於反氫原子量子躍遷的實驗驚人細節被揭示出來。在每一個可測量的點上,光譜都與在正常物質中所觀察到的相似。

    反物質第一次精確測試到現在已經過去了好幾年,現在我們已經可以構建大量的反物質“積木”:

    反質子反中子反質子和反中子結合在一起形成的較重的原子核正電子

    結合在一起,表現出與正常物質在任何可測量的方面都相同的量子躍遷。

    不同點

    在我們所知道的物理定律下,要說有什麼正反物質可能是不同的,那可能就是弱力下的放射性衰變。弱核相互作用是唯一允許打破物質和反物質之間某些對稱性的相互作用,因為在物質和反物質之間的有些過程會略有不同。例如,兩個質子在太陽中融合時,產生氘的機率是1 / 1028。對於反太陽中的反質子和反氘,這個值可能不相同。

    當兩個質子在太陽中相遇時,它們的波函式會重疊,從而產生氦-2:一個雙質子。它幾乎總是簡單地分裂成兩個質子,但在非常罕見的情況下,由於量子隧穿和弱相互作用,會產生一個穩定的氘(氫-2)。而在反物質對應的系統中反應產生的分支,以及產生的氘的速率可能會不相同。

    如果地球上一切都是反物質構成(包括人類),那麼我們所知道的一切物質的物理和化學性質將保持不變。一切物質的彈性、彈性、可彎曲性、顏色或任何其他你可以測量的傳統屬性也是如此。

    結論

    反物質,就我們的實驗和觀察所知,與其他反物質相互作用的方式與正常物質與其他正常物質相互作用的方式完全相同。如果正常物質的某種構型是粘性的,那麼與之對應的反物質也會具有同樣的粘性。只是,如果你想要試著觸控它來驗證,確保你也是反物質。否則,結果將是灰飛“湮滅”。

  • 2 # 模糊黃金紅

    中國古太極☯文明中太極生兩儀過程的一個例項如下:

    光子→正中子+反中子

    這個產生式在宇宙五極(冷極、動極、無極、陰太極、陽太極)的熱極(陽太極白洞)中發生,將光子一分為二創生正反物質。正反物質永遠一半對一半對等產生。

    河圖表徵太極☯生兩儀過程中正反物質逃離中央黑洞的空間特徵。

    這是中美科學家花17年剛完成繪製的銀河系全景圖,銀河系四條旋臂說明銀核中央黑洞(玄牝)已經經過兩次大的分娩過程。

    結論:象銀河系這樣的螺旋星系旋臂總是一對一對成雙由中央黑洞創生的,一條是正物質旋臂,另一條就是反物質旋臂,但黑洞沒有反黑洞。

  • 3 # 平常人246089341

    所有的反物質在一四十億年前消失,己不存在。製造反物質,漫長而低效,需要一粒一粒的造,會造成能量消耗,基本定律不能大量製造和使用反物質。

  • 4 # 宇宙科學室

    在本宇宙中,反物質的確存在,最常見或者說最熟悉的反物質粒子應該是:正電子。反物質粒子的某些物理性質與其對應的物質的物理性質相反。那麼什麼是反物質呢?反物質是其基本物質粒子的電性相反的粒子。

    更具體地說,反物質的亞原子顆粒具有與正常物質相反的特性,這些粒子的電荷在現代物理學中與其基本物質粒子的電性相反。反物質在物理學界物質被定義為是自然界中與普通粒子質量相同,電性相反的粒子。在理論上,一個物質中的粒子的質子與其反粒子的質子彼此具有相同的質量,但電荷相反。

    例如質子帶正電而反質子帶負電,已知任何粒子與其反粒子之間發生碰撞,導致它們相互湮滅。這些很微小的粒子,如光子、伽瑪射線中微子,反物質之間的相撞通常會導致能量釋放, 可用於加熱或工作,其能量施放方式符合質能方程:E=MC2。

  • 5 # 天狼星人

    從科學角度來看,反物質的存在會是100%100

    原因:宇宙裡萬物都是由物質組成,但是物質也分正和反,對於物理物質的是否與正常物質相反,可以假定這麼說,

    論語:物質神秘存在,已成天體物理科學家們密切關注的熱點之一。

    “反物質”一詞最早是由阿瑟·舒斯特爾在1898年為《自然》雜誌撰寫的文章中使用的,他在文章中創造了反物質一詞。他還假設了整個反物質太陽系的存在。他還認為反物質應該具有“負引力,但是他給出了完整的數學理論支撐,使得反物質存在更加可信。

    事件:美國在多年前花重資在南極建立高科技裝置,嘗試在水下提取反物質,但是結果,美國卻真的發現反物質的存在,

    對於社會與科學界領袖,從假設到真實,反物質的存在最終落錘,

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