反物质是什么东西?

Question

刚看到新闻“ 人类首次捕获到反物质 500克能量可超过氢弹 ” 关于反物质，是神马东东，类似巫术一样的暗魔法，违反魔法协会规定的吗？ 请求小编开班

Answer 1

反物质就是由反粒子组成的物质。所有的粒子都有反粒子，这些反粒子的特点是其质量、寿命、自旋、同位旋与相应的粒子相同，但电荷、重子数、轻子数、奇异数等量子数与之相反。

例如，氢原子由一个带负电的电子和一个带正电的质子构成，反氢原子则与它正好相反，由一个带正电的正电子和一个带负电的反质子构成，物质和反物质相遇后会湮灭，释放出大量能量。

制造出大量反氢原子，有助于验证CPT守恒假设的正确性和宇宙标准模型的普适性。如果发现反氢原子与氢原子在物理规律上并不完全对等，将给物理学和宇宙学的一些基础问题带来非常重要的新启发。例如宇宙大爆炸理论认为，宇宙诞生时，从虚无中产生了相等数量的物质和反物质。

扩展资料：

反物质是指由反粒子组成的物质，反粒子指的是除了电荷相反以外其它各种性质都与普通基本粒子一样的粒子，比如自旋和质量都跟电子一模一样但却带着正电荷的正电子就是一种常见的反粒子。

科学家设想在宇宙中可能存在完全由反粒子构成的物质，也就是反物质。

电子和反电子的质量相同，但有相反的电荷，质子与反质子也是这样，粒子与反粒子不仅电荷相反，其他一切可以相反的性质也都相反。

Answer 2

这些天,反物质突然又一次被热议,源于NewScientist十一月十七日发表的一篇题为《反氢终于被捕获(Antihydrogen trapped at long last)》的文章 [1],这篇文章介绍了CERN捕获反物质原子的Antihydrogen Laser Physics Apparatus(ALPHA)试验:他们在355次试验中,混合了总计一千万个反质子和七亿个正电子,最终成功捕获了38个反氢原子,虽然捕获时间只有看似很短的0.17秒,但这这对于粒子物理来说,已经是了不起的突破。实验的学术论文发表在12月2日的Nature杂志上 [2]。基本实验原理还可以参考ALPHA主页上的视频 [3]。其实这并不是第一次合成反物质。早在1995年,CERN的科学家们就成功地合成了9个反氢原子 [4],虽然每个只存在了4×10^-8秒。反物质在哪里就像氢原子是由质子和电子组成一样,反氢原子是也由相应的反粒子组成的,人类对反物质的研究始于对这些反粒子的研究:1928年,Paul Dirac从以他名字命名的相对论性量子力学方程中,首先发现自然界允许反物质的存在;1932年,Carl D. Anderson从宇宙射线里发现了“反电子(但由于带正电,所以从一开始就被叫做正电子)”;而在1955年,加州大学伯克利分校的的Emilio Segrè和Owen Chamberlain实验确认了反质子的存在。在我们的世界里,反物质无法稳定地存在,它们即使出现也是稍纵即逝,我们只能在某些放射衰变的过程中或者宇宙射线里观察到反粒子。至于在广袤的宇宙中是否存在反物质构成的星体、星系甚至反宇宙,至今在理论界还存在广泛的争论:主流的观点是我们宇宙是由物质组成的,但这带来了正反物质不对称性的巨大问题。而且如果遥远的地方存在由反物质构成的星体,它们与普通物质交界处必然会有大量湮灭产生的高能辐射,而目前还没有观测到这样的现象。反粒子和其对应的正常粒子的质量相同,在其他大部分量子数性质上二者完全相反,例如电荷、重子数、轻子数和奇异数等等。反物质可以做成武器吗反粒子与粒子一旦相遇就会相互吸引、碰撞并产生湮灭现象,即两个粒子消失,产生高能光子——这意味着粒子的质量完全消失并转变成为了能量。这个由物质产生能量的过程效率几乎为100%,比核裂变核聚变神马的要高效多了。湮灭过程产生的能量我们可以用爱因斯坦童鞋的著名公式E=mc^2 来计算,例如说500克反物质湮灭直接导致1千克的质量凭空蒸发,留下8.99×10^16 焦耳的能量。8.99×10^16 焦耳的能量是多可怕的一个数字?用作武器的话它相当于2140万吨TNT爆炸产生的能量。相对于中小型氢弹而言,500克反物质的威力绝对有过之而无不及,只是和苏联试爆的5000万吨当量氢弹“Ivan” [5] (原设计装弹量一亿吨当量,因找不到合适的投放地点被迫减半)相比,还是有些差距。除了作为武器,CERN的物理学家Alvaro de Rújula提到:如果你能有一克反物质作为汽车燃料的话,那你可以开上十万年 [6] 。而如此高效率,不用作宇宙飞船推进剂实在是可惜了。但是目前,反物质武器和反物质飞船似乎只能存在于科幻小说里。且不说反物质的保存有多么困难,由于地球上没有传说中的“反物质矿”,除了放射性衰变以外,“大规模生产”反物质只能靠高能碰撞,而这个生产效率十分低下:CERN每年制造出来的反质子只能供点亮100w灯泡3秒钟的能量 [7] ,而这次辛辛苦苦合成的38个原子只有可怜的6.31×10^-23克。虽然在高能领域反物质目前还无法发挥作用,但是反物质的应用离我们真的不远。早在上个世纪五十年代,正电子就被成功地被应用于医疗成像领域:正电子发射断层扫描(Positron Emission Tomography,PET)技术 [8] 正是利用正负电子湮灭产生高能光子的特性,扫描患者体内发生正电子β衰变的示踪性同位素F18 ,从而完成对患处内部构造的重构成像的。如今,PET已然是一门成熟的、商业化的医疗技术,在临床医学影像和肿瘤学研究方面发挥着重要的作用。------------------------------鸣谢专家:李剑龙[1]Antihydrogen Trapped at Long Last, NewScientist Report[2]Trapped Antihydrogen, Nature paper[3]Work Video, ALPHA, CERN[4]Antihydrogen 1995, Manuscript for the paper on Scientific Commons[5]The King of Bombs – IVAN, DamnInteresting[6]Antimatter: Q&A, CERN Press[7]Antimatter: Mirror of the Universe, CERN Press[8] PET, Wiki
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Answer 3

反物质和我们已知宇宙的中所有物质的电子、质子相比较，电量相等但电性相反。当反物质和正物质相遇后会怎样？他们会毁灭对方，两个粒子会消失，他们的质量会完全转化，成为某种高能的作用力携带粒子，比如光子或胶子。我们把这一个过程叫做“湮灭”。

Answer 4

Answer 5

反物质是什么？