什麼是反物質,反物質是怎麼回事

所謂反物質,是和物質對立的一個概念。現在我們知道,物質是由原子構成的,原子的中心是原瞭核,原子核又包括質子和中子;原子的外面是圍繞原子核放置的電子。原子核裡的質子帶正電荷,電子帶負電荷;它們所帶的電量是相等的,但是電性相反。

宇宙是一個天然的巨大的實驗室。在廣闊的宇宙空間,展示著豐富多彩、復雜宏偉的物理現象。

1979年,美國新墨西哥州立大學的科學傢把一個有60層樓房那麼高的巨大的氦氣球,放到瞭離地面35千米的高空。氣球上裝載一批十分靈敏的探測儀器,有5000傍重。氣球在高空中飛行瞭8個小時,獲得瞭28個“反質子”。這是在地球上的實驗室以外第一次發現的反物質。科學傢們認為,這一發現對宇宙學的研究將會產生深刻的影響。

那麼,反物質是怎麼回事呢?

20世紀初有一些科學傢,提出瞭這樣一個奇怪的問題,就是攜帶正電荷的質子同攜帶負電荷的電子的質量相差這麼懸殊,是很不相稱的,會不會有另外的粒子,它們所帶的電量相等而符號相反的。例如,一種粒子的質量同質子相等,可是帶的是負電,另一種粒子的質量同電子相等,可是帶的是正電,這個想法可以看作是反物質概念的萌芽。

到瞭1928年,英國青年物理學傢狄拉克,在探討相對論量子力學的時候,從理論上提出瞭可能存在帶正電荷的電子。這種新的粒子,除瞭電荷同電子相反以外,一切性質都和電子完全相同。1932年,美國物理學傢安德遜在實驗室裡發現:一束y射線變成瞭一對粒子,其中一個粒子是電子,另一個和電子的質量相同,但是電荷相反。這後一個粒子就是狄拉克從理論上所預言的正電子。1955年,美國物理學傢西格雷等人在高能質子同步加速器中用人工方法獲得瞭反質子,這是質量同質子相等可是帶的是負電荷的粒子。

現在,我們知道每種粒子都有相應的反粒子。

有趣的是,粒子和反粒子碰到一起的時候,會轉化成電磁輻射。物理學傢把這個過程叫做正、反粒子的“淹滅”效應。所謂淹滅效應,是指當一種基本粒子跟它的反粒子相遇的時候,兩個粒子一塊兒“消失”,轉化成其他種基本粒子的現象。

從反粒子人們自然想到反原子。比如,一個質子同一個帶負電的電子相結合,就形成瞭一個氫原子。那麼,一個反質子和一個正電子相結合,不是會形成一個反氫原子嗎,反氫原子又可以結合成反氫分子。這樣,反粒子就可以構成各種反元素、反分子。這種由反粒子構成的物質就叫做反物質。

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