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探索反物质世界:反物质为宇宙时空扭曲效应?如何制造?

 更新时间:2015-07-05 08:04

未解之谜 凯发娱乐【entertainment】

 反物质世界寻找反物质验证宇宙起源:一个看不见的宇宙

  寻找反物质,验证宇宙起源

  按照我们现有的宇宙起源理论,大爆炸之初,宇宙向着一正一反两个对立的方向发展。从科学家们构拟的图像来看,正反两个宇宙好像从中间一个原点向左右扩散开来的两片蝴蝶翅膀。物质宇宙的对立面,仿佛镜像一般,有一个反物质的宇宙。

  在微观的粒子层面,也存在着这种对称。如今我们所熟知的组成物质的基本粒子,如电子、质子、中子等,都有与它们相反的粒子,它们在质量上、样子上与它对应的粒子一模一样,但所带的电荷正负恰恰相反。这些相反的粒子就称为反粒子,如反电子(即正电子)、反质子、反中子等。物理学家根据反粒子理论,提出了反物质假说,但是否真有反物质,至今仍是一个谜。因为粒子与反粒子是一对冤家,碰到一起【yī qǐ】会同归于尽,化作一束强光,连一点“尸首”都不留下,这种现象我们称之为湮灭。在大爆炸后,“蝴蝶”的另一片“翅膀”反物质组成的宇宙神秘消失了。它去了哪里?

 探索反物质世界:反物质为宇宙时空扭曲效应?如何制造?

 目前,许多【xǔ duō】反粒子已可以【 kě yǐ】在实验中造出来。现在的正负电子对撞机就是利用加速器来获得人工反电子的。科学家还通过加速器获得了反质子、反中子和其他【qí tā】更小的反粒子。物理学家们认为,既然有反粒子,就应该有由基本的反粒子组成的反物质,如由两个反中子、两个反质子和两个正电子组成的反氦。反氦原子核如今是研究者们的重点搜索对象。

  科学家一直盼望能找到反物质的“遗孤”,从而去证实或者推翻我们对宇宙起源的理解。反物质一靠近地球就湮灭了,那么在茫茫太空能找到吗?于是,一个大胆的探测项目诞生了,这就是著名的“阿尔法磁谱仪太空粒子探测项目”,简称ams。这是物理学家丁肇中17年来唯一【wéi yī】领军的项目,也可谓是当今粒子物理学界最前沿的实验

 

反物质世界

 从所周知,我们居住的世界,一切可见的东西,包括宇宙天体都是由原子、分子等微观粒子所构成,科学家称它们为正物质。现代科学实验已经证明,世界上除了正物质外还有与其性质完全【completely】相反的反物质。

 
    1928年,英国物理学家狄拉克通过实验,从理论上证明世界上存在带正电荷的正电子;1932年,美国物理学家卡尔.安德生通过对宇宙射线间相互作用的过程中,发现并证实了正电子的存在;1955年,美国科学家塞格雷和张伯伦在加利福尼亚大学利用质子同步照射器,射出了高能质子,再用这高能质子轰击铜靶,产生了带负电的反质子,1956年又发现了磁极极性与普通路子相反的反路子,以后又发现以顺时针方向自旋的反中微子;20世纪60年代前后,科学家又相继发现一系列反超子;1979年,美国科学家在35000米高空捕捉到28个反质子,稍后,又在外层空间发现反物质流;在此后进行一系列实验中,发现除了光子等少数粒子的反粒子是其本身外,所有【all】粒子都有反料子;最近几年人们合成了第一个反原子——反氢原子。


探索反物质世界:反物质为宇宙时空扭曲效应?如何制造?


    但对于构成反物质的其他【qí tā】各类反原子、反分子都还一无所获,产生这些困难的原因在于人们发现的反粒子都是从宇宙射线中获得的,而宇宙射线要到达地球产先要穿过厚达3000~4000千米的大气层,射线中的绝大部分反粒子在到达地球前都已经与大气层中的粒子中和了,因而人们所能探测到的反粒子就是微乎其微了。而且【but】反粒子都很不稳定,很容易和周围物质粒子发生【occasionally occurred】湮灭。所以,科学家认为,在我们所处的这个物质世界中是不可能【kě néng】存在反物质的,即使存在也会很快和周围物质中各,但在宇宙空间深处可能【kě néng】存在一个与正物质世界完全【completely】相反的反物质世界。

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