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反物質是如何存在我們身邊的?
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  • 1 # 講科學堂

    反物質確實是存在的。它是由反電子、反質子和反中子構成。

    在上世紀20年代,英國物理學家狄拉克推出了他的狄拉克公式,這個公式將相對論引入了量子力學領域,它是描述自旋為1/2的粒子的一個波函式方程。在這個方程中就預言了存在著反粒子。

    圖:保羅.狄拉克

    在1929年,查爾斯·珍妮特完成了完整的反物質元素週期表。在1932年,美國物理學家卡爾·安德森在實驗中就發現了正電子的存在。1955年,加州大學柏克萊分校物理學家埃米利奧·塞格雷和歐文·張伯倫透過粒子加速器,而發現了反質子的存在。

    反電子是帶有正電荷的電子,其他性質和電子一樣。反質子是帶有負電荷的質子,是由兩個上反夸克及一個下反夸克所組成。反中子和中子質量一樣,也不帶電荷。反中子分別由兩個反下夸克和一個反上夸克構成。

    圖:中子(上)和反中子

    反物質有反粒子構成,它們遇到正物質後會發生湮滅,將正物質和反物質的全部質量轉換成能量,能量的多少可由愛因斯坦的質量方程得到:E=mc²。

    根據理論,在宇宙大爆炸之初,產生的正物質和反物質是一樣多的,一部分正反物質相互之間發生了湮滅。剩下的物質組成了今天的宇宙。

    但為什麼正物質遠遠多於反物質呢?這個問題被稱為“正反物質對稱性破壞”。這個問題至今無解。

  • 2 # 工學腦洞

    在現代物理學中,反物質是反粒子概念的延伸,類比於普通物質,普通物質是由普通粒子組成的,那麼反物質就是由反粒子組成。

    反粒子是存在的。

    每天在粒子加速器和自然過程如宇宙射線碰撞和某些型別的放射性衰變中產生微觀數量的反粒子,但在實驗中只有一小部分成功地結合在一起形成反原子。由於極高的成本和生產和處理的難度,從未組裝過宏觀量的反物質

    反粒子的碰撞與結合

    理論上,粒子及其反粒子(例如,質子和反質子)具有彼此相同的質量,但是具有相反的電荷和量子數的其他差異。例如,質子具有正電荷而反質子具有負電荷。

    眾所周知,任何粒子與其反粒子夥伴之間的碰撞都會導致它們相互湮滅,從而產生各種比例的強光子(伽馬射線),中微子,有時還會產生質量較小的粒子 - 反粒子對。湮滅通常會導致能量釋放,可用於加熱或其他工作。根據質量 - 能量等效方程,E = mc^2,釋放能量的量通常與碰撞物質和反物質的總質量成比例。

    反物質顆粒彼此結合形成反物質,正如普通顆粒結合形成正常物質一樣。例如,正電子(所述的反粒子電子)和反質子(所述的反粒子質子)可以形成反氫原子。人工製造了氦核具備很大的難度,這也是迄今為止觀察到的最複雜的反核。

    物理原理表明複雜的反物質原子核是可能的,以及對應於已知化學元素的反原子。

    有強有力的證據表明,可觀測的宇宙幾乎完全由普通物質組成,而不是物質和反物質的平等混合物。 這種物質與反物質的不對稱性在可見宇宙是一個偉大的且是一個物理學尚未解決的問題。物質和反物質粒子之間的這種不等式發展的過程稱為重子生成。

    圖 反物質的一種解釋

    概念的提出及歷史發展

    反物質概念出現在過去已被拋棄的物質理論中。利用曾經流行的引力渦旋理論,威廉希克斯在19世紀80年代討論了具有負引力的物質的可能性。在19世紀80年代和1890年代之間,卡爾皮爾遜提出存在“噴射” 和以太流的下沉:噴射代表正常物質,吸收物代表負面物質。

    術語中反物質最早是由阿瑟·舒斯特異想天開的提出,在1898年,他創造了這個詞。他假設了反原子以及整個反物質太陽系,並討論了物質和反物質相互消滅的可能性。舒斯特的思想並不是一個嚴肅的理論提議,只是推測,和以前的思想一樣,與現代的反物質概念不同,因為它具有負面的引力

    現代反物質理論始於1928年,由保羅狄拉克撰寫的論文中提到。儘管狄拉克本人並沒有使用反物質這個術語,但它的論文中的使用自然地來自反電子,反質子等。查爾斯珍妮特於1929 年進一步的設想了完整的反物質週期表。

    圖 反物質概念圖

    結論

    儘管關於反粒子已有實驗現象證明,但是反粒子組成的宏觀反物質似乎好沒有直接證據。關於這個問題,上述僅代表個人言論與觀點,如有興趣請進一步查詢專業學術期刊雜誌等。

    感謝關注,skr!

  • 3 # 科學認識論

    當然存在!只不過確實難以實物粒子來證明而已。

    其實如果我們仔細想想就會發現現在很多物理實體早已經不侷限於“看得見摸得著”的東西了,因為我們的感官根本無法看到和發現這些物質,因此我們只利用一些實驗現象來證明其存在。

    反物質的提出

    反物質的概念最早是由狄拉克提出的,其歷史背景是因為量子力學解決了很多低能下的非相對論性的系統問題,但是卻不適用於高能的相對論性粒子或系統。

    為了把量子力學推廣到相對論性量子力學,他提出了“狄拉克海”這個概念,認為宇宙中充滿了電子,和海洋一樣,但是某些電子可能由於某些原因被激發出海平面,這樣這個電子原來的位置就留下一個空穴。這個空穴相對於充滿電子的空穴來說,就是帶正點的正電子。

    當然以現在的角度來說反物質的存在時空對稱性的要求,狄拉克的解釋自然不對。

    反物質的發現

    反物質第一次被證明是在1932年安德森發現的,他讓宇宙射線透過強磁場,當它拍下粒子軌跡圖,並試圖透過相關資料分析時發現徑跡和負電子有同樣的偏轉度,卻又具相反的方向。

    這一現象很是奇特,單從軌跡來看這是帶正電的粒子,但從曲率看又不可能是質子,所以他最終認為這就是帶正電的電子!

    反物質的產生與難點

    反物質在現實生活中自然不可能隨便產生,在粒子對撞機中卻很好產生,但不得不說的是關於反物質的相關理論學說並不是完善的例如在宇宙中就無法發現反物質等等。

  • 4 # 簡生34400656

    反物質產生原理

    氫原子加速光速90%撞擊通電銅板產反氫原子,銅板沒有通電時銅板銅原子核很小,周圍都是電子層空隙,氫原子撞擊不像兩個原子單相撞化為能量,多數只是原子電子層相接觸原核沒有,偶爾接觸原子核會裂變或聚變,通電後不同了,銅原子核最外層電子層充滿電子,整個原子是實外圍的,整塊銅板都變實的,氫原子一接觸便被徹底電子分解為電子,而銅原子電子外隙己滿,原子內又無法再容電子,同時氫原子被轉化為電子後,又受電磁束縛作用,無法化為能量,使氫原子畢須轉化到銅板外側,這時氫原子便轉化為弦,也便是磁場弦,在銅板通電磁場最強點將氫原子分解的弦重組成反氫原子,超光速產生,為什麼產生與氫原子相反,反氫原子是因為電磁力因素造成的,因為電與銅原子本身電磁力在轉化時,會出現磁力逆向轉變,其實說白了就是將銅原子電磁場共扼反應,使銅原子電磁轉化為有序強磁性,這個共扼將銅原子原本電磁力放大,而這畢須電磁力逆反作用力,目前還未清楚,磁力扭變太複雜了,而將通電銅板連線電漿再另一側加塊銅板,銅板上會出現氫原子,與反氫原子又相反,電漿磁力是單向的,用磁鐵吸電漿正反都吸,而電漿是銅板激發的,它與銅原子力弦相似,所以為正物質。這說明電磁力是所有力的本質,同時證明弦理論,引力也是電磁力的根本,只是力的性質不同。

    反物質與正物質形成原因

    電磁鐵 電能增加磁性原因,在金屬通電時電子超光速進入金屬,沒對撞時金屬質量在增加,而電磁力增加最強,因電子在轉化磁力弦,而後電子對撞便化為能量,斷電後,磁力便消失,而宇宙在大爆炸時,高溫高壓下,與負能量作用下,電子便形成,而電子是磁單極單絃體,本來應該形成正反電子的,但是大爆炸時電子形成時無法形成反電子原因是,電子在爆炸湯中所有的弦力擴張方式是如圓形順時針震盪,而反電子反物質弦應該是逆時針震盪,正是因為正反物質弦震盪方式性質相反導致一相遇湮滅,而宇宙形成時反電子無法形成,也就無法形成反物質了,而之前通電銅板對撞氫原子產生反物質,能形成原因,是電磁力弦的逆反作用,因為金屬通電產生電磁時,兩對電子發生了弦力交相作用,使得弦力產生新的弦力,這個弦力是兩電子能量之外再形成的力,而這個力是電磁力加強力,這個力因為是反弦力,就無法在金屬中形成反電子了,因為只形成單顆電子,會與金屬原子作用便化為輻射,所以自然界中就不存在反電子,而反物質對撞產生是因為原子核在被分解電子時,形成大量反電子,而這些反電子是原核所轉化,其各大作用力轉化時逆反力弦,而這些反電子攜帶原核作用力沒有化為能量,是因為形成時各大作用力無法像兩顆原子正對撞各大力相互摧毀湮滅,只是被電磁力轉化了,而電磁力又是所有作用力之本轉化為能量形式。而使在物質被負磁力弦帶到銅板外側重組成反物質。而粒子對撞機中電子l正丨電子相撞沒有反應,是因為電子脫離加速裝制便被裝制電磁斷電時拉引吸收了。而電子對撞產生反弦力原因,是因為兩正電孑對撞兩力弦產新生力弦是反弦力。而這反弦力還是電磁力所以電磁鐵還是吸引鐵,只是弦力振盪方式不同。

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