暗物质和反物质有何区别?
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发布时间：2022-04-23 04:59
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时间：2023-07-12 11:28
一、定义不同
1、暗物质：理论上提出的可能存在于宇宙中的一种不可见的物质，它可能是宇宙物质的主要组成部分，但又不属于构成可见天体的任何一种目前已知的物质。
2、反物质：正常物质的反状态。当正反物质相遇时，双方就会相互湮灭抵消，发生爆炸并产生巨大能量。
二、发现者不同
1、暗物质：弗里兹·扎维奇
2、反物质：卡尔•安德森
三、寻找研究过程不同
1、暗物质：
最早提出“暗物质”可能存在的是天文学家卡普坦（Jacobus Kapteyn），他于1922年提出可以通过星体系统的运动间接推断出星体周围可能存在的不可见物质 。
1932年，天文学家奥尔特（Jan Oort）对太阳系附近星体运动进行了暗物质研究。然而未能得出暗物质存在的确凿结论。
1933年，天体物理学家兹威基（Fritz Zwicky）利用光谱红移测量了后发座星系团中各个星系相对于星系团的运动速度。利用位力定理，他发现星系团中星系的速度弥散度太高，仅靠星系团中可见星系的质量产生的引力是无法将其束缚在星系团内的，因此星系团中应该存在大量的暗物质，其质量为可见星系的至少百倍以上。
史密斯（S. Smith）在1936年对室女座星系团的观测也支持这一结论。不过这一概念突破性的结论在当时未能引起学术界的重视。
1939年，天文学家巴布科克（Horace W. Babcock）通过研究仙女座大星云的光谱研究， 显示星系外围的区域中星体的旋转运动速度远比通过开普勒定律预期的要大，对应于较大的质光比。这暗示着该星系中可能存在大量的暗物质。
1940年奥尔特对星系NGC3115外围区域星体运动速度的研究，指出其总质光比可达约250 。
1959年凯恩（F. D. Kahn）和沃特（L. Woltjer）研究了彼此吸引的仙女座大星云和银河系之间的相对运动，通过相互它们靠近的速度和彼此间的距离，推论出我们人类所处的本星系团中的暗物质比可见物质的质量约大十倍。
暗物质存在的一个重要证据来自1970年鲁宾（Vera Rubin）和福特（Kent Ford）对仙女座大星云中星体旋转速度的研究 。利用高精度的光谱测量技术，他们可以探测到远离星系核区域的外围星体绕星系旋转速度和距离的关系。
按照牛顿万有引力定律，如果星系的质量主要集中在星系核区的可见星体上，星系外围的星体的速度将随着距离而减小。但观测结果表明在相当大的范围内星系外围的星体的速度是恒定的。这意味着星系中可能有大量的不可见物质并不仅仅分布在星系核心区，且其质量远大于发光星体的质量总和。
1973年罗伯兹（M. S. Roberts）和罗兹（A. H. Rots）运用21厘米特征谱线观测技术探测仙女座大星云外围气体的速度分布，也从另一角度证实了这一结论。1980年代，出现了一大批支持暗物质存在的新观测数据，包括观测背景星系团时的引力透镜效应，星系和星团中炽热气体的温度分布，以及宇宙微波背景辐射的各向异性等。暗物质存在这一理论已逐渐被天文学和宇宙学界广泛认可。
2、反物质：
1995年欧洲核子研究中心的科学家在实验室中制造出了世界上第一批反物质——反氢原子。1996年，美国的费米国立加速器实验室成功制造出7个反氢原子。
1997年4月，美国天文学家宣布他们利用伽马射线探测卫星发现，在银河系上方约3500光年处有一个不断喷射反物质的反物质源，它喷射出的反物质形成了一个高达2940光年的“反物质喷泉”。由于我国参与了这项研究，因此新闻媒体曾热心地宣传过它。美国著名华裔科学家丁肇中也正致力于此。
1998年6月2日，美国发现号航天飞机携带阿尔法磁谱仪发射升空。阿尔法磁谱仪是专门设计用来寻找宇宙中的反物质的仪器。然而这次飞行并没有发现反物质，但采集了大量富有价值的数据。
2000年9月18日，欧洲核子研究中心宣布他们已经成功制造出约5万个低能状态的反氢原子，这是人类首次在实验室条件下制造出大批量的反物质。
参考资料来源：百度百科-暗物质
参考资料来源：百度百科-反物质
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时间：2023-07-12 11:28
物质构成了宇宙，大到整个宇宙，小到我们身边周围，物质无处不在，那么物质的本质是什么？
138亿年前，奇点大爆炸之后，诞生了正物质，反物质，暗物质等，很多人经常把暗物质与反物质混在一起，但暗物质不是反物质，它们之间也没有什么联系，下面我们来介绍一下这两种物质。
- 反物质发现
“反物质”的存在最早可追溯于狄拉克的方程中所说的一个预言，狄拉克方程统一了量子力学、狭义相对论及电子自旋，而自旋当时还是一个很新的概念，但狄拉克没有明确地预测新粒子的存在。
大约在30年代的时候，安德森让宇宙射线通过云室及铅片。仪器被磁铁包围，而这些磁铁使不同电荷的粒子向不同的方向弯曲。每一粒通过照相底片的正电子，都会有一条离子轨迹，其曲率对应电子的质荷比，但轨迹方向与电子相反，意味着它的电荷也与电子相反。由此终于验证了狄拉克所说的预言，并且在此之后反质子、反中子、反夸克也都相继被发现。
我们可以进一步认为，在标准模型中的所有粒子都有自己的反版本。这一发现也让我们知道了世界上不光只有普通物质世界还有反物质世界，但我们肉眼无法对反物质世界进行直接的观测。
- 什么是反物质?
“反”就很容易理解，就是所有物质的反面，是一般物质的对立面，而一般物质就是构成宇宙的主要部分，并且科学实验已经证实，反物质是一种客观存在于宇宙内的实体。
可以这样来解释反物质，在现代物理学中，目前发现的所有基本粒子都是成对的，而且成对的粒子的质量相等，但所带的电荷和其他特性却是相反的，就像有负电子，就有对应正电子；有带负电荷的质子，就有对应的带正电荷的反质子……
所谓的反物质，就是与自然界存在的物质相反。形象来说，每个电子应该都带有一个负电荷、自转为1/2、质量为0.511Mev/c^2，轻子数为+1，我们换算一下，那么电子反物质的版本应该就是其质量应该和电子一样，没有任何的变化，但其自旋相反为-1/2，且带有正电荷，轻子数为-1，总的来说就是两者电荷相反、自旋相反、轻子数相反，但是其他任何特性都是一样的。
- 反物质的特性
首先我们要知道反物质是自然界正常物质的反状态，它并不是虚构的，是真实存在的。在宇宙诞生初期，一定温度的条件下，能量会自发的产生物质和反物质，并且正反物质互相湮灭变成了能量，其中正物质粒子比反物质粒子在数量上多了10亿分之一，随着宇宙的碰撞冷却，多余的正物质就被保留了下来，也就构成了我们现在所看到的宇宙。
其次反物质是有正质量的，并且以相同的方式受到重力影响，就比如电荷相反，虽然两者电荷相反、自旋相反、轻子数相反， 但是其质量是稳定的。
最后由于反物质和物质拥有着相反的重子数，如果它们相遇以后会发生湮灭，并且最终以光子的形式释放出能量，换句话来说就是，正物质和反物质相遇就会变为纯能量，并且其过程是可逆的，高能光子相撞后能够产生正反物质。
暗物质的由来及其特性- 暗物质是怎么被提出来的?
1933年，美国加州工学院的瑞士天文学家弗里茨·兹威基研究后发座星系团时，使用维里定理推断出其内部有看不见的物质。但当时并未称为暗物质，而是称为被丢失了的质量。
在这之后，科学家们又在多个方面发现越来越多的证据，星系自转曲线、星系与星系团观测、宇宙微波背景辐射等，侧面证明了有大量的“观测之外”的物质质量，到20世纪80年代，首次提出来宇宙间可能存在暗物质，这是科学家正式提出“暗物质”这个名称。
- 究竟什么是暗物质？
暗物质是一种神秘而不可见的物质，是理论上提出的可能存在于宇宙中的一种不可见的物质，有可能是宇宙物质的重要组成部分，但又不属于构成目前可见天体的任何一种已知的物质。科学家们结合宇宙中微波背景辐射各向异性观测和标准宇宙学模型目前确定了宇宙中的暗物质占宇宙中全部物质总质量的85%，约占其总能量密度的四分之一。
迄今为止，由于暗物质从来没有被直接检测到过，所以对于暗物质究竟由什么构成这个问题仍然是一个谜，但有物理学家提出了许多候选粒子，比如轴子、暗光子、弱相互作用的大质量粒子（WIMP）、超重引力子、矮行星质量的“宏观”粒子以及一些尚未发现的亚原子粒子等等……
- 暗物质的特性
虽然暗物质目前被探测到，但在各种天体物理观测中，比如引力透镜效应，有许多现象都与暗物质有关。就目前关于暗物质的研究来说，暗物质具有以下几个特点:
首先暗物质是束缚星系运动的主要力量，所以暗物质有静止质量，可以参与引力相互作用；
其次就是暗物质的性质应该是相对稳定的，不参与电磁相互作用以及强相互作用，因为暗物质是不可见的的，我们无法对其进行观测；
然后就是暗物质的基本粒子构成应该是一种惰性粒子，而且还不是目前我们所发现的任何一种已知粒子；
还有就是宇宙中暗物质的质量要远远大于我们发现的可见物质的质量；
最后暗物质的运动速度应该比较慢，不然就不会留在星系内被发现。
暗物质通常与反物质混合，但天文学家通过研究知道暗物质不是反物质。
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时间：2023-07-12 11:29
在目前的宇宙学模型中，能被人类从电磁波频段“”看见”的物质，只占到宇宙质能总量的4.9%
“可见物质”之外，是占比26.8%的暗物质和占比68.3%的暗能量，迄今为止人类也能发现它们的的存在。
那么什么是暗物质呢？
这个问题要从1932年开始谈起，当时荷兰天文学家奥尔特（就是奥尔特云那个），发现银河系外侧恒星的运动速度超过了内侧恒星，出现这种情况只有两个解释，第一是万有引力定律错了，第二是存在“隐匿质量”，奥尔特按照常理，认为银河系还存在“未知的引力源”
一年之后，天文学家兹威基在星系团内，也发现了类似的现象，也就是“外侧星系运动速度，超过内侧星系”，也是从这个时候开始，天文学开始认真对待这种“未知的引力源”。
此后几十年，星系天文学的旋转曲线研究表明，宇宙中绝大部分星系都存在“看不见的引力源”，之所以称之为“看不见”，是因为这部分质量除了显示出引力效应外，不发射任何电磁波，所以人类的射电望远镜也看不到它们。
以上就是暗物质的发现和命名史，虽然人类目前还没直接“找到”暗物质，但随着技术水平的提高，暗物质早晚会“露出原型”
说完了暗物质，接下来就该反物质了
反物质从字面上理解，就是和现实世界物质完全相反的物质，更进一步来说，反物质就是由反粒子构成，而反粒子是由，正电子和反质子反中子组成的。
在一些“平行宇宙”作品中，那里的物质属性就和我们的宇宙完全相反。
而完全相反的后果，就是“正反物质湮灭”
在1905年的爱因斯坦狭义相对论中，质能方程E=MC无疑是最亮眼的存在，它除了为几十年后的原子弹提供理论解释外，还证明了“质能相当且可以互相转换”
根据质能方程，任何一克物质都蕴含着巨大的能量，但这种蕴藏在原子核中的能量，需要在高温高压下才能通过核反应被释放开来，而人类文明在掌握核裂变技术之前，最大的能量释放方式，也只是火药的化学反应而已，而化学反应是分子层面的能量释放，反应前后损失的质量基本上可以忽略不计，这也是为什么“化学反应前后质量守恒”的原因。
但反物质的迷人之处在于，它在和正常物质接触后，可以百分百湮灭彼此，然后化作纯量释放开来，也就是说反物质的质能转化率是100%，相较之下核聚变的转化率不过0.7%，核裂变更是只有0.135% 。
著名科幻小说作家刘慈欣，当年认真计算过反物质毁灭地球的可能性，最后认为只要有半吨反物质，就能威胁到整个地球世界，成为地球世界真正的“执剑人”
只不过理想很丰满，现实很骨感，目前人类完全没有能力大规模生产制备反物质，加速器中生成的微量反物质只能用作研究，无法被制造成武器，也无法被当作能源。
总结
反物质和暗物质，虽然在性质上大有不同，但都属于“宇宙”的一部分，它们的存在也说明，人类目前对“宇宙”的了解还很有限，希望科学家们在未来能靠它们，进一步揭开宇宙的神秘面纱，带领人类文明“升级”
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时间：2023-07-12 11:29
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时间：2023-07-12 11:30
而暗物质目前仅限于理论证实,它的性质楼主可详细阅读百度百科“暗物质”里面的内容,它不能被我们观测到.
在粒子物理学里,反物质是反粒子概念的延伸,它与“正物质”之间的区别在于组成反物质的粒子性质相反：比如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。
在宇宙学中,暗物质是指那些不发射任何光及电磁辐射的物质.人们目前只能通过引力产生的效应得知宇宙中有大量暗物质的存在.暗物质可能由物质形成,比如,老年的恒星最终因能量散发殆尽而成为黑矮星进而形成暗物质。
暗物质的两个特点：1,不带电荷；2,透明（即光子可以通过） 。
