什麼是反物質?
(Eoneren/iStock)
反物質是一類粒子的總稱,它們與其他形式的物質具有相同的特性,只是電荷相反。例如,稱為正電子的反物質粒子具有電子的所有屬性,但帶有正電荷而不是負電荷。
反物質是如何被發現的?
反粒子的想法首先由物理學家提出保羅狄拉克20 年代末。他將新興的量子力學領域與阿爾伯特·愛因斯坦的相對論工作相結合,揭示了粒子在不同速度下的行為。在解釋他的方程式的結果時,狄拉克提出,理論上可以存在與電子具有相同質量和自旋的粒子,只是帶有相反的電荷。
接下來的十年,宇宙射線在雲室內留下的粒子軌跡被認為是狄拉克反電子現實存在的第一個跡象。
反物質如何與正常物質產生交互作用?
當反物質粒子與其物質等價物相遇時,每個粒子都會衰變成伽瑪輻射。
這種能量的轉變使反物質成為科幻小說中從引擎到武器的完美燃料。雖然它是鉀等輻射材料衰變的自然產物,可以使用粒子對撞機產生,但在一個地方收集足夠的能量來作為能源是一項挑戰。對於歐洲核子研究組織(CERN)來說,要以目前的生成速度累積一克材料,大約需要1000億年。
為什麼反物質如此稀有?
到目前為止,物理學中還沒有什麼東西能讓物質變得特別。兩種類型的粒子應該以相等的數量存在,但為什麼我們看不到這一點仍然是物理學中最大的謎團之一。
由於兩種形式的粒子都會相互湮滅並只留下高能量輻射,因此為什麼我們會擁有特定種類的粒子也是一個謎。
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