反物质,就是由全部反粒子所构成的物质,反粒子包括正电子、负质子和反中子。正电子、反质子与电子、质子的质量相同、电量相等但是电荷相反,而反中子与中子质量以及其他性质都与中子相同,但是磁性与中子相反。因此我们可以简单的理解为,反物质是普通物质的反状态,当它们与普通物质相遇时,就会互相湮灭,并释放出巨大的能量。
很多人都将反物质与暗物质、暗能量归于一类,其实这是错误的分类,因为暗物质、暗能量到目前为止还是科学家通过观测到的数据,而推测出来的理论上的东西,并没有直接的证据。但是反物质却是真实的存在,科学家们早就在实验室里制造出了反物质,而在自然界里科学家们也找到了反物质的蛛丝马迹。
早在1928年,英国理论物理学家保罗.狄拉克(PaulAdrienMauriceDirac)就提出了反物质的概念。1932年,美国物理学家卡尔.大卫.安德森(CarlDavidAnderson)在一种宇宙射线中首次发现了正电子,正电子的发现极大的引发了科学界研究反物质的热情,安德森也因此获得了诺贝尔物理奖。
1995年,欧洲核子研究中心的研究人员通过大型强子对撞机首次制造出了9个反氢原子,2010年他们又捕捉到了38个反氢原子,遗憾的是这些反物质存在时间很短,最多存在了0.172秒就湮灭了。在随后的日子里,研究人员致力于如何长久的保存反物质,并于2011利用“磁场陷阱”成功的将反物质保存了长达16分钟的时间。反物质对研究宇宙深化、高能物理等等方面有着重大的意义,但时至今日,对于宇宙中反物质的起源、分布以及为何反物质消失等等问题,科学界还未有重大的突破。
虽然如此,反物质还是在医学上有了一定的应用,人们把可以发射正电子的放射性同位素附着在葡萄糖中,将其注入人体的血管。随着葡萄糖在体内的分解,这些放射性同位素就会发射出正电子,并与人体内的电子产生湮灭作用,在湮灭过程中产生的伽马射线可以帮助医生构建体内的图像,这样医生就可以做出精确的诊断。另外科学家认为,在未来反物质有可能会帮助战胜癌症,相关研究正在进行中。
肯定有人会担心反物质会不会把地球毁灭,其实你大可不必担心。以目前的技术水平,人类能够造出的反物质少之又少,有人计算过人类历史上造出的反物质加起来,其释放出来的能量甚至不能将一杯水烧开。而如果要制造出仅仅1克的反物质,就需要25×10^15千瓦时人能量!
反物质湮灭的能量其实并没有想象中的那么可怕,一颗氢弹大约可以将自身核燃料的0.7%的质量转化为能量,由于反物质是100%的质量转化为能量,因此同等体积反物质炸弹的威力只是氢弹大了143倍左右,而随随便便一颗陨石就比这个能量大很多。有资料显示6500万年前那颗灭绝恐龙的陨石,它释放的能量就是当今世界上所有核弹当量的1万倍以上,但对于地球本身而言,也只是砸出了一个大坑而已。
顺便讲一下,其实反物质离我们很近,科学家们发现我们常吃的香蕉,它包含了一种天然的放射性同位素钾-40,因此平均每75分钟香蕉就会释放出一个正电子。而同样的我们的身体也包含钾-40,意思就是说我们的身体也会释放正电子,只是这个量极小,过程也非常的缓慢。
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