反物質,就是由全部反粒子所構成的物質,反粒子包括正電子、負質子和反中子。正電子、反質子與電子、質子的質量相同、電量相等但是電荷相反,而反中子與中子質量以及其他性質都與中子相同,但是磁性與中子相反。因此我們可以簡單的理解為,反物質是普通物質的反狀態,當它們與普通物質相遇時,就會互相湮滅,并釋放出巨大的能量。
很多人都將反物質與暗物質、暗能量歸于一類,其實這是錯誤的分類,因為暗物質、暗能量到目前為止還是科學家通過觀測到的數據,而推測出來的理論上的東西,并沒有直接的證據。但是反物質卻是真實的存在,科學家們早就在實驗室里制造出了反物質,而在自然界里科學家們也找到了反物質的蛛絲馬跡。
早在1928年,英國理論物理學家保羅.狄拉克(Paul Adrien Maurice Dirac)就提出了反物質的概念。1932年,美國物理學家卡爾.大衛.安德森(Carl David Anderson)在一種宇宙射線中首次發現了正電子,正電子的發現極大的引發了科學界研究反物質的熱情,安德森也因此獲得了諾貝爾物理獎。
1995年,歐洲核子研究中心的研究人員通過大型強子對撞機首次制造出了9個反氫原子,2010年他們又捕捉到了38個反氫原子,遺憾的是這些反物質存在時間很短,最多存在了0.172秒就湮滅了。在隨后的日子里,研究人員致力于如何長久的保存反物質,并于2011利用“磁場陷阱”成功的將反物質保存了長達16分鐘的時間。反物質對研究宇宙深化、高能物理等等方面有著重大的意義,但時至今日,對于宇宙中反物質的起源、分布以及為何反物質消失等等問題,科學界還未有重大的突破。
雖然如此,反物質還是在醫學上有了一定的應用,人們把可以發射正電子的放射性同位素附著在葡萄糖中,將其注入人體的血管。隨著葡萄糖在體內的分解,這些放射性同位素就會發射出正電子,并與人體內的電子產生湮滅作用,在湮滅過程中產生的伽馬射線可以幫助醫生構建體內的圖像,這樣醫生就可以做出精確的診斷。另外科學家認為,在未來反物質有可能會幫助戰勝癌癥,相關研究正在進行中。
肯定有人會擔心反物質會不會把地球毀滅,其實你大可不必擔心。以目前的技術水平,人類能夠造出的反物質少之又少,有人計算過人類歷史上造出的反物質加起來,其釋放出來的能量甚至不能將一杯水燒開。而如果要制造出僅僅1克的反物質,就需要25 × 10^15千瓦時人能量!
反物質湮滅的能量其實并沒有想象中的那么可怕,一顆氫彈大約可以將自身核燃料的0.7%的質量轉化為能量,由于反物質是100%的質量轉化為能量,因此同等體積反物質炸彈的威力只是氫彈大了143倍左右,而隨隨便便一顆隕石就比這個能量大很多。有資料顯示6500萬年前那顆 滅絕恐龍的隕石,它釋放的能量就是當今世界上所有核彈當量的1萬倍以上,但對于地球本身而言,也只是砸出了一個大坑而已。
順便講一下,其實反物質離我們很近,科學家們發現我們常吃的香蕉,它包含了一種天然的放射性同位素鉀-40,因此平均每75分鐘香蕉就會釋放出一個正電子。而同樣的我們的身體也包含鉀-40,意思就是說我們的身體也會釋放正電子,只是這個量極小,過程也非常的緩慢。
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