人们在苦苦探索反物质,反物质是一种怎样的物质?
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发布时间：2022-04-26 20:54
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时间：2023-11-01 02:32
反物质和普通物质是一样的，但在某些方面是对称的，就像人的左手和右手一样。每一个反粒子都有着和它对应的普通粒子相同的质量，但在某些方面它们的性质却恰恰相反。例如，质子是一个重子，带有一个正电荷，而反质子是一个反重子，带有一个负电荷。与数字的正负无关，就像人的左手和右手，重要的是它们的带电性质是相反的。
图解：氢原子由一个带正电荷的质子和一个带负电荷的电子构成，由于正负电荷的相互吸引，氢原子的结构是稳定的。同样的原因，反氢原子的结构也是十分稳定的。
反物质几乎与普通物质完全相同。由于光子（没有与之相对应的反粒子）与其它物质相互作用的方式均相同，因此无法通过“看”来分辨它们，除了β衰变。在β衰变的过程中，中子从它的“南极”放射出一个电子，而反中子则从它的“北极”放射出一个正电子。这种差异就像我们的左手和右手相互对称一样，没什么可奇怪的。
图解：左图：由普通物质组成的花；右图：由反物质组成的花的艺术想象图。
因此当我们放眼宇宙中的恒星和星系时，我们无法分辨它们是由普通物质还是反物质构成。反物质恒星与普通恒星有着相同的运行方式和轨道，并且同样会发光。就像电荷的正、负号或左、右撇子一样，除非将它们放在一起进行比较，否则是很难将它们区分开的。
如果你要这么做，必须要格外小心，因为当普通粒子与它的反粒子相互作用时，它们会发生湮灭并释放出大量的能量（通常是以光的形式）。如果你抓住1kg的反物质，它将与你身体的1kg普通物质发生湮灭，并释放出和有史以来最大的核爆炸相当的能量。
图解：100英里外拍摄的沙皇氢弹爆炸，这就是2kg物质瞬间全部转化成能量的威力。
想要确切地知道物质（任何一种）中储存了多少能量，仅需使用质能公式：E=mc^2。当你使用这一公式时，一定要使用标准单位（质量：kg，光速：m/s，能量：J），这样就无需再进行单位换算了。根据这一公式，2kg物质所具有的能量E=(2 kg)(3×10^8 m/s)^2 = 1.8×10^17 J。
当普通物质与反物质相遇时，它们通常会发生碰撞。我们无法通过观察来分辨一个物体是由普通物质还是反物质构成，但是由于在广袤的宇宙中，星云和反物质星云相互碰撞并发生湮灭的奇观并不常见，我们可以确信在宇宙（至少是已知的宇宙）中，几乎所有我们能观察到的物质都是由普通物质构成的。我们的宇宙对反物质并非友善之地。
那我们为什么还要假设反物质存在呢？首先，当你重新写下薛定谔方程（一种精彩的描述粒子运动的方法）来弄清楚相对论（时空的基本理论）时，你会发现该方程有两个解，因此大部分粒子具有左和右两种形式（普通物质和反物质）；其次，也是最重要的一点，我们能创造出反物质。
在高能状态下，例如粒子加速器中，能够随机生成新的粒子。并且这些新粒子总是成对产生，例如，每生成一个质子的同时也会生成一个反质子。恰到好处的是，生成的质子具有一个正电荷，在磁场中能够受到电磁力作用，而反质子具有一个负电荷，在磁场中能够受到与质子相反的电磁力作用，从而使二者的运动方向相反。因此，凭借极大地智慧和谨慎的实验设计，科学家们能使用粒子加速器（创造）和粒子减速器（减速和储存）一次性收集1亿个反粒子。
关于反物质，值得一提的是，最近有一种关于将其制作成武器的荒诞设想。设想一下，耗费一个小镇的电力来运行一个粒子加速器，制造出几亿个反质子，所产生的破坏力相当于一个雨滴“砸”到地上，还不如直接朝敌人扔砖头。
我们能目击到的最高能的粒子相互作用发生在上层大气中，想要看到这一景象需要耐心等待。来自宇宙深空的“上帝粒子”携带的能量是欧洲核子研究中心的粒子加速器中产生的粒子能量的9*10^7倍。但是，我们每隔几个月才能在几十英里外观察到一次这种超高能粒子。因此，我们耗费心力建立欧洲核子研究中心，就是为了能在合适的时间近距离观察粒子碰撞。
发生在上层大气中的碰撞会同时产生物质和反物质，一些碰撞的产物会被地球磁场的范艾伦辐射带俘获。在那里存在着几纳克的反物质。由此可见，每一个具有足够稳定磁场的行星和恒星都拥有极其少量的反物质。如果你要寻找自然形成的反物质，可以到这些地方寻找。
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时间：2023-11-01 02:32
反物质和普通物质是一样的，但在某些方面是对称的，就像人的左手和右手一样。每一个反粒子都有着和它对应的普通粒子相同的质量，但在某些方面它们的性质却恰恰相反。例如，质子是一个重子，带有一个正电荷，而反质子是一个反重子，带有一个负电荷。与数字的正负无关，就像人的左手和右手，重要的是它们的带电性质是相反的。
图解：氢原子由一个带正电荷的质子和一个带负电荷的电子构成，由于正负电荷的相互吸引，氢原子的结构是稳定的。同样的原因，反氢原子的结构也是十分稳定的。
反物质几乎与普通物质完全相同。由于光子（没有与之相对应的反粒子）与其它物质相互作用的方式均相同，因此无法通过“看”来分辨它们，除了β衰变。在β衰变的过程中，中子从它的“南极”放射出一个电子，而反中子则从它的“北极”放射出一个正电子。这种差异就像我们的左手和右手相互对称一样，没什么可奇怪的。
图解：左图：由普通物质组成的花；右图：由反物质组成的花的艺术想象图。
因此当我们放眼宇宙中的恒星和星系时，我们无法分辨它们是由普通物质还是反物质构成。反物质恒星与普通恒星有着相同的运行方式和轨道，并且同样会发光。就像电荷的正、负号或左、右撇子一样，除非将它们放在一起进行比较，否则是很难将它们区分开的。
如果你要这么做，必须要格外小心，因为当普通粒子与它的反粒子相互作用时，它们会发生湮灭并释放出大量的能量（通常是以光的形式）。如果你抓住1kg的反物质，它将与你身体的1kg普通物质发生湮灭，并释放出和有史以来最大的核爆炸相当的能量。
图解：100英里外拍摄的沙皇氢弹爆炸，这就是2kg物质瞬间全部转化成能量的威力。
想要确切地知道物质（任何一种）中储存了多少能量，仅需使用质能公式：E=mc^2。当你使用这一公式时，一定要使用标准单位（质量：kg，光速：m/s，能量：J），这样就无需再进行单位换算了。根据这一公式，2kg物质所具有的能量E=(2 kg)(3×10^8 m/s)^2 = 1.8×10^17 J。
当普通物质与反物质相遇时，它们通常会发生碰撞。我们无法通过观察来分辨一个物体是由普通物质还是反物质构成，但是由于在广袤的宇宙中，星云和反物质星云相互碰撞并发生湮灭的奇观并不常见，我们可以确信在宇宙（至少是已知的宇宙）中，几乎所有我们能观察到的物质都是由普通物质构成的。我们的宇宙对反物质并非友善之地。
那我们为什么还要假设反物质存在呢？首先，当你重新写下薛定谔方程（一种精彩的描述粒子运动的方法）来弄清楚相对论（时空的基本理论）时，你会发现该方程有两个解，因此大部分粒子具有左和右两种形式（普通物质和反物质）；其次，也是最重要的一点，我们能创造出反物质。
在高能状态下，例如粒子加速器中，能够随机生成新的粒子。并且这些新粒子总是成对产生，例如，每生成一个质子的同时也会生成一个反质子。恰到好处的是，生成的质子具有一个正电荷，在磁场中能够受到电磁力作用，而反质子具有一个负电荷，在磁场中能够受到与质子相反的电磁力作用，从而使二者的运动方向相反。因此，凭借极大地智慧和谨慎的实验设计，科学家们能使用粒子加速器（创造）和粒子减速器（减速和储存）一次性收集1亿个反粒子。
关于反物质，值得一提的是，最近有一种关于将其制作成武器的荒诞设想。设想一下，耗费一个小镇的电力来运行一个粒子加速器，制造出几亿个反质子，所产生的破坏力相当于一个雨滴“砸”到地上，还不如直接朝敌人扔砖头。
我们能目击到的最高能的粒子相互作用发生在上层大气中，想要看到这一景象需要耐心等待。来自宇宙深空的“上帝粒子”携带的能量是欧洲核子研究中心的粒子加速器中产生的粒子能量的9*10^7倍。但是，我们每隔几个月才能在几十英里外观察到一次这种超高能粒子。因此，我们耗费心力建立欧洲核子研究中心，就是为了能在合适的时间近距离观察粒子碰撞。
发生在上层大气中的碰撞会同时产生物质和反物质，一些碰撞的产物会被地球磁场的范艾伦辐射带俘获。在那里存在着几纳克的反物质。由此可见，每一个具有足够稳定磁场的行星和恒星都拥有极其少量的反物质。如果你要寻找自然形成的反物质，可以到这些地方寻找。
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时间：2023-11-01 02:33
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