据了解,中国和日本科学家早在十年前已在羊八井地区设置了分散的外观如蜂箱的粒子探测器,开展了宇宙射线的研究。先后接收到了正电子、μ子、л介子等高能粒子。而改建新的“地毯”式探测阵列,除了面积更大,还由于它是由玻璃板一样的方形平板组成,可以像铺地毯一样拼接而几乎没有缝隙,弥补了过去间距过大,丢失信息的缺点。
目前,容纳粒子探测陈列的一万平方米的实验厅已于6月完工。中意两国科学家现在正在铺设“地毯”,铺设和调试工作大约需要两年时间。据悉,此项世界上海拔最高的科学工程,已得到中意两国政府的约8000万元人民币的支持
回到顶部正反物质的不对称疑难 在多数理论家看来,宇宙中正反物质的大尺度分离是不可能发生的。因此,三千万光年的范围内没有反物质天体,已说明宇宙中大块的反物质是不存在的。但是理论家也相信,极早期宇宙中正反物质应当等量。这样,需要做的事是寻找物理机理,来说明宇宙如何才能从正反物质等量的状态过渡到正物质为主的状态。这里,理论家也遇到了非常尖锐的困难。
按照大爆炸理论,甚早期宇宙介质的温度非常高。粒子间的热碰撞会成对地产生任何基本粒子。当粒子的成对湮灭与成对产生达到统计平衡,宇宙介质就是一切基本粒子构成的混合气体,且任一种稳定或不稳定的粒子都有接近相等的数密度。至于重子和反重子的数目是否严格相等,这不是由物理规律决定,而是由初条件决定的。
在理论家看来,在最初的宇宙中正反粒子应当等量才自然。但是易于看出,若这想法是对的,重子的守恒性立即会给出与事实明显不符的推论。当宇宙的膨胀使气体温度降至10 13 K以下,由于粒子的热动能已不够,热碰撞成对产生重子已不可能。于是湮灭过程将使正反重子的数目同时迅速下降。最终,宇宙中将既没有重子,也没有反重子。这显然不是真实宇宙的情景。事实上,今天宇宙中光子的数目最多.重子的数目是它的十万万分之一左右,反重子的数目很可能还要低许多量级。如果重子数B的守恒性是严格的物理规律,要宇宙从正反重子等量的状态演化成今天这样的状态是不可能的。然后,理论家又不能相信在原始的宇宙中重子就会多于反重子,那么问题的出路在哪儿?
重子数B的守恒性肯定是严格成立的物理规律吗?至今难以计数的粒子实验确实没有发现过一个破坏重子数守恒的事例,但是这并不说明它一定是严格的规律。回顾一下化学的发展可作借鉴。化学反应是元素的重新组合。经验表明,在重组合的前后,每一种元素的原子数是守恒的,无数的化学实践表明没有例外。想把汞变金的炼金术的失败,更从反面提供了证明。但是有了核反应的知识后人们已清楚知道,汞变成金完全可能,关键在于要有高的能量让原子核发生变化。化学反应是在粒子能量小于1eV的条件下进行的,这条件下原子核不能相互接触,核反应就不能发生。若过程中粒子的能量超过1MeV,原子核之间就能充分接近,那么原子核就能变化了,原子数的守恒性也就随之破坏了。由此看来,原子数在化学过程中的守恒不是偶然的,但是它仅是低能下的唯象规律,而不是普遍成立的自然规律。借鉴同样的道理,重子数的守恒性也可能仅是一定能量范围的唯象规律,而不是普遍成立的。当粒子的能量更高,重子数的守恒性完全可能会不成立,这正是今天的理论家看到的出路。
从70年代中期起,粒子物理中由弱电统一理论的成功,掀起了研究相互作用大统一的潮流。按这样的理论,高能下发生破坏重子数守恒的过程是自然的事,粒子物理中的这一潮流与宇宙学解决正反物质不对称疑难的需要不谋而合了。于是这疑难问题作为粒子物理和宇宙学的交叉领域而得到了很多进展。人们已清楚,要从正反物质等量的早期宇宙演化出今天正物质为主的状态,除了重子数守恒须可能被破坏外,正反粒子的相互作用性质还必须有适量的差别。由于超高能下的粒子物理规律至今还没有被掌握,因此实际上自然界是否确实具备这两个要素,尚不能回答,人们正在试探和摸索之中,如果今天的宇宙中只有正物质天体是事实,问题是否能按这思路得到解决也还并不完全肯定。
总之,为彻底揭开宇宙反物质之谜,前面还有漫长路要走。人们已能预料,这问题的解决不仅对认识宇宙是重要的,它对物理学的影响也将是很深刻的。
下面是小说《天使与魔鬼》(丹·布朗著)中提到的一些:
反物质是人类目前所知的威力最大的能量源。它能百分之百的效率释放能量(核裂变的几率是百分之一点五)。反物质不造成污染,也不产生辐射,一小滴反物质就可以维持整个纽约城全天的动能。
先别过于乐观,个中可隐藏着危机……
反物质极不稳定,它可以把接触到的任何东西化为灰烬……连空气也概莫能外。仅仅一克反物质就相当于20千吨当量的核炸弹的能量——相当于当年扔在广岛的那颗原子弹的能量。
当物质与反物质接触,原子最外层的电子因为所带电荷相反而抵消,原子核中的质子也因同样的原因相互抵消,而反中子因磁性与中子相反而与中子进行强烈的碰撞发出惊人的能量。爱因斯坦曾计算过这种完整的能量释放比率,跟这种完全的能量释放相比,核裂变就像划燃一根安全火柴一样微不足道。
回到顶部神秘的未知现象,反物质 一些科学发现,常常使人们目瞪口呆,难以置信。而正是这些难以置信的发现,推动了人们对客观世界的认识和科学的进步。反物质的发现就是这样。
1932年,美国科学家安德森发现了一种特殊的粒子,它的质量和带电量同电子一样,只是它带的是正电,而电子带的是负电。因此,人们称它为正电子。
正电子是电子的反粒子。
正电子的发现引起了科学界的震惊和轰动。它是偶然的还是具有普遍性?如果具有普遍性,那么其它粒子是不是都具有反粒子?于是,科学家们在探索微观世界的研究中又增加了一个寻找的目标。
1955年,在美国的实验室中反质子被找到了。后来,又发现了反中子。60年代,基本粒子中的反粒子差不多全被人们找到了。一个反物质的世界渐渐被科学家像考古般地"挖掘"了出来。
反物质的发现,使人们自然地联想起了本世纪的许多不解之谜。
最著名的是被称为"世纪巨谜"的通古斯大爆炸。1908年6月30日凌晨,俄国西伯利亚通古斯地区的泰加森林里,突然发生了一场剧烈的大爆炸。随着一道白光闪过和一声天崩地裂般的巨响,一片沉睡的原始森林顷刻化为灰烬。大火吞没了数百公里之内的城镇和生命,融化了冰层和冻土,引起山洪爆发、江河泛滥,仿佛"世界末日"到了。据估计,这次爆炸的威力相当于上百颗氢弹一齐爆炸!
通古斯爆炸震惊了全世界,"通古斯"也一夜之间名扬全球。由于西伯利亚的严寒和交通不便,直到1921年才由前苏联的一个研究小组第一次前去考察。以后世界上其他国家相继派团考察,但至今通古斯大爆炸之谜依然众说纷纭,莫衷一是。其中一种说法便认为是反物质引起的"湮灭"现象。因为这种能级的爆炸除非是流星或陨石坠落,否则无法解释,而那里却没有任何陨石碎块。
1979年9月22日,美国的一颗卫星拍摄了发生在西非沿海一带的酷似强烈爆炸的照片,经分析,它的强度相当于一次核爆炸。当时,只有美、苏、英等少数几个国家拥有核武器,谁会到如此遥远的地方进行核试验呢?美国政府几经调查,否定了核爆炸的可能性,认为是卫星和陨石撞击使仪器发错了信号,但第二年,这颗卫星又在同一海域记录到了与上次相同的现象,令政界和科学界大惑不解。对坚持通古斯大爆炸是反物质"湮灭"现象的科学家来说,又多了一个论据。
1984年4月29日晚10时许,日本一架班机飞抵美国阿拉斯加时,副机长突然发现飞机的前方有一团巨大的"蘑菇云",而且急速向四周扩散,天空一片灰蓝……与此同时,荷兰的一架班机和这条航线上的其他两架飞机也见到了这种现象。降落后,获悉消息的美国当局立即对这四架飞机及机上人员进行放射性污染测试,结果,没有发现任何放射性污染的痕迹。目击者十分肯定地说这是核爆炸产生的烟雾,因而留下了又一个本世纪的"爆炸之谜"。
反物质的研究者认为,宇宙中存在着我们看不见摸不着的"反物质世界",它的基本属性同我们周围的世界正好相反。反物质的原子核是由反质子和反中子构成的"负核",外有正电子环绕。反物质一旦同我们世界的"正物质"接触,便会在瞬间发生爆炸,物质和反物质变为光子或介子,释放巨大能量,产生"湮灭"现象。
"反物质说"虽然只是科学上的一种假说,还有待证实,但反粒子等"负性物质"是确实存在的,而且现在又发现了反氘、反氢、反氦等等一系列反物质。相信随着科学技术的不断发展和科学研究的不断深入,人们对反物质作用的认识一定会越来越深刻,反物质世界必将为人类做出应做的贡献。
反物质介绍
世界上最大的科研机构,瑞士的欧洲原子核研究中心新近首次研究成功制造出几滴反物质。反物质与普通物质并并无二致,所不同的是,组成反物质的粒子与组成人们所熟知的一般物质电荷相反。
反物质是人类目前所知道的威力最大的能量源。它能以百分之百的效率释放能量。二核裂变的效率是百分之一点五。反物质不造成污染,也不产生辐射,一小滴反物质就可以供应整个纽约城全天的动能。
先别过于乐观,其中可能隐藏着危机……
反物质极不稳定,它可以把接触到的任何东西都化为灰烬,连空气也概莫能外。仅仅一克的反物质就相当于二十千吨当量的核炸弹的能量——也就是相当于当年投在广岛的那颗原子弹的能量。
反物质直到最近生产量也只是微乎其微,每次只不过几滴。然而,“欧核中心”目前正在开发一种新型的反物子减速器,这是一种先进的反物质生产设备,这种设备有望大幅度提高反物质的生产能力。
一个严峻的问题摆在人们面前:这种极易爆炸的反物质是能为人类造福,还是会被用于制造有史以来毁灭性最强的武器?
回到顶部美国宣称已经拥有反物质保存方法 人民网2008年11月17日报道:今年九月,美国格林空军基地“革命性弹药”研发小组的负责人肯尼斯·爱德华兹,突然现身美国五角大楼,向美军高官汇报他的最新研究成果。肯尼斯·爱德华兹说: “我们在反物质武器的研究上已获得重大突破——我们成功研发了一种能长期有效储存反物质的容器,这意味着反物质的军事用途即将成为现实!”
反物质是英国科学家狄拉克(Paul Adrie Maurice Dirac)于1928年根据
相对论: W2/C2-PR2-m2C2=0
和量子力学理论: [W2/C2-PR2-m2C2] Ψ=0
推测出来的,1933年12月12日,他因此获得诺贝尔物理学奖金。狄拉克注意到,在相对论方程和量子电动力学的方程中,质量都是成平方出现的,那就是说 m2=(m)(m)=(-m)(-m),那么这个负质量是什么意思呢?于是反物质就被狄拉克这样轻松地从理论上推导出来了。由此看来,诺贝尔奖有时候就是如此简单,只是我们都视而不见或胆量不够,因为狄拉克为此也曾一度被众多科学家们讥讽为疯子。
现在,组成物质的12种基本粒子的全部反粒子都已经被科学家在加速器中找到。美国实验物理学家丁肇中领导的阿尔法磁谱仪----AMS被送到太空,就是为了寻找太空中的反物质以及由反物质组成的宇宙。因为反物质和物质相遇就会凐灭,所以反物质无法在自然界找到,必须要到太空深处去寻找。位于法国和瑞士边界,耗资80亿美元,由2000多名物理学家花费14年时间建造的大型强子对撞机---(LHC),已经在2008年9月10日首次运行,用来探索反物质和宇宙大爆炸开始后万亿分之一秒内宇宙中物质的组成。
根据宇宙大爆炸理论,爆炸形成的物质和反物质应该是对称的,可是我们的宇宙中物质和反物质却是不对称的。否则它们相互凐灭,也就不会有你我以及这宇宙和宇宙中的一切了。那么与我们的宇宙物质对称的反物质哪儿去了呢?1977年科学家们发现在银河系中心附近有一个可能的反物质源。如果那个地方真的存在,就意味着存在天然的反物质,也意味着人类直接从天然得到反物质的可能性,同时物质与反物质之间的万有斥力,也可以帮助我们解释为什么我们的宇宙在加速膨胀。1979年,美国科学家把一个有60层楼高的巨大气球放到离地面35公里的高空,气球上载有一批十分灵敏的探测仪器,结果,它在高空猎取了28个反质子。这是在地球以外第一次发现的反物质。
物质和反物质在凐灭时会产生巨大的能量,并且不会象核弹那样产生放射线污染,所以被认为是一种最理想的清洁能源。但是科学往往都是一把双刃剑,可以造福人类,当然也可以给人类带来巨大的灾难。由几克反物质制造的炸弹就能毁灭地球,1克反物质产生的能量,就足以为23架航天飞机提供动力。
反物质的应用,可以从根本上改变能源供应的模式,将会是一场能源革命。但是由于目前是由加速器产生的高能粒子打击固定靶产生反粒子,再经减速合成的,此过程所需要的能量远大于湮灭作用所放出的能量,且生成反物质的速率极低,生产一千亿分之一克的反物质,需要耗资近60亿美元,因此尚不具有经济和应用价值。
回到顶部人类首次捕获到反物质 500克能量可超过氢弹 [导读]欧洲科学家成功制造出多个反氢原子,并使其存在了0.17秒,这是物理学界的突破性发现,也是人类首次捕获到反物质。500克反物质的破坏力可以超过世界上最大的氢弹。
英国《自然》杂志网站17日刊登研究报告说,欧洲核子研究中心(CERN)的科学家成功制造出多个反氢原子,并利用磁场使其存在了“较长时间”。这是科学家首次成功“抓住”反物质原子。
氢原子是只有一个质子和一个电子的最简单的原子。实际上,欧洲核子研究中心早在1995年就第一次制造出了反氢原子,但只能存在几个微秒的时间,就与周围环境中的正氢原子相碰并湮灭。此次的突破之处在于,制造出数个反氢原子后,借助特殊的磁场首次成功地使其存在了“较长时间”——约0.17秒。
这个时间听起来似乎仍然很短,但对于科学家来说,这个时间长度已十分难得,可以对反氢原子进行较为深入的观测和分析。因此,这一成果被看作是物理学领域的一大突破,将大大推动有关反物质的研究。
反物质至今都是物理学领域的一大谜团。我们周围环境中的物质是正物质,它由原子组成,原子由带正电的质子和带负电的电子以及中性的中子组成。与此相反,由带负电的质子和带正电的电子组成的物质就是反物质。反物质只要和正物质相遇就会湮灭,因此虽然现行理论认为宇宙从大爆炸中诞生时产生了等量的正物质和反物质,但我们很难在宇宙中找到反物质。寻找和研究反物质因此也成为物理学领域的热点和难点。新华网
星际迷航可降“魔”
在美国科幻片《星际迷航》里,宇航员把反物质用作星际飞船燃料。而在美国作家丹·布朗畅销小说《达·芬奇密码》的姊妹篇《天使与魔鬼》中,犯罪集团企图从欧洲核子研究中心盗取反物质,用以炸毁整座梵蒂冈城。
反物质,正常物质的反状态,极不稳定而几乎不存在于自然界。研究人员8年前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。
英国《自然》杂志网站17日发布报告,欧洲研究人员在科学史上首次成功“抓住”微量反物质。
首次“抓住” 巧设“磁瓶”克服湮灭
研究人员2002年在真空环境里造出反氢原子,但造出后不到片刻便已湮灭。如今,欧洲核子研究中心研究员首次成功“抓住”这种反物质。
鉴于反物质接触容器壁后便即消失,研究人员利用特殊磁场对反物质加以捕获。
谈及这种看不见、摸不着的捕捉方式,丹麦奥胡斯大学教授杰夫·杭斯特告诉英国广播公司(BBC)记者,反氢原子具有“少许磁性”,“你可以把它们想象成罗盘指针,能够利用磁场探知它们的存在。我们制成一只强有力的‘磁瓶’,在里面造出反物质”。
另外,反氢原子运动速度不能太快,否则便难以捕获。杭斯特所在研究团队花费5年时间,设法让反氢原子温度降至0.5开氏度,相当于零下272.65摄氏度、即接近绝对零度,使反氢原子处于低能量状态。
“如果它们运动得不至于太快,那么就算被‘抓住’了,”杭斯特说。

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