什么是反物质?

背着蜗牛带我去旅行

反物质与正常物质非常相似。以氦气为例。



氦有两个电子(黄色),两个中子(绿色)和两个质子(红色)。

现在让我们来看看反氦。



看上去很像对吧?但是现在,这个原子是反氦原子,这意味着它有两个正电子(黄色),两个反质子(红色)和两个反中子(电荷仍然是0,但是与中子一样重子数为1,它具有负值,但电荷不受影响)。

既然质子和中子是复合的,那么它们是由什么构成的?正常质子有三个夸克,两个上夸克和一个下夸克组成,正常中子也有三个夸克,两个下夸克和一个上夸克组成。正如你所预料的,反质子有三个反夸克,两个反上夸克和一个反下夸克,而反中子有两个反下夸克和一个反上夸克组层。

反物质与其他反物质相互作用,就像物质与其他物质发生反应一样。两者都受到电磁力的影响,所以在理论上,有可能有反物质行星,甚至反物质生命。


那么,为什么我们不能探测反物质行星,甚至反物质生命呢?

让我们来看看当物质与反物质发生反应时会发生什么。

它们会湮灭,释放出伽马射线光子。换言之,能量产生了。如果有由反物质构成的遥远星系,我们就能用E=MC^2探测到巨大的能量释放。

相反,你可能会感谢无中微子双β衰变。虽然它还没有被证实,但它可能是宇宙中有更多物质而不是反物质的原因。


总之,反物质就像带相反电荷的普通物质。



趣味说

反物质不仅在宇宙中存在,在地球中也存在,科学家已经在实验室中制造出了10的负17次方克的反物质,所谓的反物质就是与正物质相反的物质,正物质就是我们日常生活中接触到的物质,比如带有正电的质子和带有负电的电子,这些都是自然状态下它们固有的属性,而反物质就是带有负电的质子和带有正电的电子,刚好颠倒,应该比较好理解。

在2009年的一部电影《天使与魔鬼》中就是围绕反物质来自展开的,反派企图从欧洲核子中心偷取反物质来炸毁梵蒂冈,电影《星际穿越》中主角一行的航天器运行的能量就是由反物质提供的,可见反物质不仅稀少,而且还具有相当大的威力。

当反物质与正物质相撞的时候会发生湮灭反应,正反物质湮灭百分百得转化,质能转化率100%,而氢弹的质能转化率不会超过3%,由此可见反物质应该是同等条件下能够释放能量最大的物质,根据科学家的计算1千克的反物质相当于当量4000万吨的氢弹爆炸所释放的能量,相当于10枚氢弹爆炸的能量,据说通古斯大爆炸可能也是反物质引起的,1908年在俄罗斯的西伯利亚地区2000多平方公里的8千万颗树木被烧毁,这次爆炸相当于2000万吨的TNT爆炸所释放的能量,而500克反物质就可以造成这样的效果。很多人担心反物质会毁灭世界,其实完全不必杞人忧天,中国在2016年上海的光机所实验室中曾制造出正电子,但是数量及其稀少,就算

发生正反物质湮灭,所释放的能量连一壶水都烧不开。实验室中通过撞击气体靶产生每5000亿个原子中仅有不到10个反物质,全球科学家经过将近20年的努力也没有制造出1克反物质。


科学薛定谔的猫

关于反物质,这是1928年英国科学家狄拉克,构造的相对论性量子力学,他为了解释构造相对论性量子力学的方程的结果,就构思了这样一个新的概念,认为可能存在着反粒子。

对电子来说,就存在一个质量和电子一样、但带一个单位正电荷这样的粒子。第一个反粒子就是带正电的电子,那后来大家又发现质子有“反质子”。

在这个层面上,我们说的还是粒子与反粒子,那么如果说有一个原子或者是比基本粒子层面更高,到原子或是到分子这个层面上,都是由反粒子所组成的这样一个东西,叫做反物质。

比方说我们用一个反质子做原子核,外面绕着一个带正电荷的正电子,这样构成的氢原子,就叫做“反氢原子”。

目前我们科学家能在人类世界的实验室里面能构造出的反氢原子,其实现在它的寿命也只能到一千秒左右,因为反物质在我们的世界当中很容易就湮灭了。这世界上目前没观察到的、有宏观的反物质的出现,为什么我们的世界里面普遍是由质子、中子组成原子核,原子核外面是电子,构成正常的普通物质,而反物质那么少,这应该说是物理学的探测前沿,我们不知道为什么有这么回事。


中国科普博览

普通物质由普通原子组成,普通原子由普通亚原子粒子组成,这些亚原子粒子包括质子、中子和电子。反物质的组成恰好与正物质相反,组成反物质的基本粒子为反质子、反中子和正电子。反粒子具有与其对应粒子相同的质量和电荷量,但所带的电荷正负性和自旋刚好相反。例如,质子带正电荷,而反质子则是带相同数量的负电荷,但这两种粒子的行为是一样的。如果正反物质相遇,它们会立即发生湮灭,并释放出大量的能量,其效率远高于核能。

虽然反物质和普通物质相类似,但在我们所生活的宇宙中,反物质极其稀少,科学家对此还未完全弄清原因。根据现有的理论,反物质与正物质随着大爆炸一同产生。但由于某种偏差,使得几乎所有的反物质都湮灭掉了,最终只剩下了普通物质。

科学家可以在实验室中制造出反物质,通过使用诸如大型强子对撞机等粒子加速器,科学家能以极高的速度使粒子之间发生碰撞,从而产生少量的反物质。粒子减速器可用于捕获和减缓反物质,以供科学家深入研究。

事实上,在我们的周围存在着天然的反物质。例如,来自外太空的宇宙射线不断把反物质粒子引入地球的大气层。此外,香蕉和人体也会释放出反物质。因为香蕉和人体中含有钾-40,这是钾的一种放射性同位素。随着衰变,它每隔一段时间就会释放出正电子。

由于反物质与正物质湮灭会产生巨大的能量,因此,反物质通常在科幻作品中被用于宇宙飞船的燃料。根据计算,一克反物质产生的爆炸相当于一枚核弹。

在现实中,制造反物质的成本非常高昂。据估计,制造一克的反氢原子所需成本高达上百万亿元。目前,地球上所有粒子加速器产生的反物质还不够煮沸一杯水。


火星一号

答:反物质指的是——与正常物质呈相反状态的物质!


一切基本粒子都有与之相反的粒子,这些反粒子,还会组合成其他粒子,甚至形成反原子,或者反物质世界!



其中,正常物质和反物质的相同点和区别如下:

(1)质量、自旋和磁矩的大小相同;

(2)电荷、自旋方向和磁矩方向完全相反;

科学家狄拉克,首先预言了反电子(正电子)的存在,不久后被证实,正电子是人类证实的第一种反物质!


除此之外,夸克、中微子、以及夸克组成的中子和质子等等,都有相对应的反粒子,但是光子的反粒子就是它本身。



当反粒子和正常粒子相遇时,会发生湮灭,然后100%地按照质能方程释放能量;这个能量释放是非常巨大的,质能转化率为100%,要知道在氢弹爆炸的核聚变中,质能转化率还不到1%!


目前,科学家已经能在实验室,制造出所有基本粒子的反粒子,甚至反氢原子也能在实验室里被制造;但是量是非常小的,而且反物质极难保存,因为反物质碰到正常物质就会发现湮灭!

比如在大刘的科幻小说《三体》中,韦德就利用环日加速器制造反物质,然后封装为反物质子弹作为武器,不过最后还是放弃了抵抗!





艾伯史密斯

#教育问答#

反物质是一种假想的物质形式,在粒子物理学里,反物质是反粒子概念的延伸,反物质是由反粒子构成的。物质与反物质的结合,会如同粒子与反粒子结合一般,导致两者湮灭并释放出高能光子或伽玛射线。1932年由美国物理学家卡尔·安德森在实验中证实了正电子的存在。随后又发现了负质子和自旋方向相反的反中子。2010年11月17日,欧洲研究人员在科学史上首次成功“抓住”微量反物质。

自然界纷呈多样的宏观物体还原到微观本源,它们都是由质子、中子和电子所组成的。这些粒子因而被称为基本粒子,意指它们是构造世上万物的基本砖块,事实上基本粒子世界并没有这么简单。在30年代初,就有人发现了带正电的电子(电子(Electron)是一种带有负电的亚原子粒子)[1],这是人们认识反物质的第一步。到了50年代,随着反质子和反中子的发现,人们开始明确地意识到,任何基本粒子都在自然界中有相应的反粒子存在。

反物质是正常物质的反状态。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(E=mc²)。能量释放率要远高于氢弹爆炸。 在丹·布朗的小说《天使与魔鬼》里,恐怖分子企图从欧洲核子中心盗取反物质,进而炸毁整座梵蒂冈城。与此类似的是,YQZ的小说《末日大逃亡之地球毁灭》中,男女主角在费米国家实验室科学家的帮助下,成功地用运载35克反物质的洲际导弹炸毁了撞向南极洲飞船基地的中子星,而它曾经受数千枚核弹狂轰滥炸却毫发无伤。

反物质概念是英国物理学家保罗·狄拉克最早提出的。他在20世纪30年代预言,每一种粒子都应该有一个与之相对的反粒子,例如反电子,其质量与电子完全相同,而携带的电荷正好相反(A)。 且电子的自旋量子数是-1/2而不是正1/2。

欧洲航天局的伽马射线天文观测台,证实了宇宙间反物质的存在。他们对宇宙中央的一个区域进行了认真的观测分析。发现这个区域聚集着大量的反物质。此外,伽马射线天文观测台还证明,这些反物质来源很多,它不是聚集在某个确定的点周围,而是广布于宇宙空间.


村中一奇花

不邀自来。反物质目前已经写进中学物理课本了。这里我就班门弄斧,先来科普一下什么叫反物质。



反物质就是正常物质的反状态,他们相同的质量,而具有相反的性质。例如电子和正电子,电子是物质,带负电;而正电子是反物质,带正电,它们质量相当,电性相反。



反物质与物质相遇会发生湮灭,爆炸同时放出巨大能量。目前欧洲已经进行过正负核子对撞的实验,对于反物质武器,各国也在研究。



很多人提出来反物质不存在,是因为他们混淆了反物质和暗物质的概念。



暗物质是宇宙中看不见的物质,它不发出可见光或者其他电磁波,但是它能够产生万有引力,对可见物质有作用。对于暗物质科学界一直在寻找,目前没有发现。


中学物理教师平哥

反物质是一种人类陌生的物质形式,在粒子物理学里,反物质是反粒子概念的延伸,反物质是由反粒子构成的。反物质和物质是相对立的,会如同粒子与反粒子结合一般,导致两者湮灭并释放出高能光子或伽玛射线。1932年由美国物理学家卡尔·安德森在实验中证实了正电子的存在。随后又发现了负质子和自旋方向相反的反中子。到目前为止,已经发现了300多种基本粒子,这些基本粒子都是正反成对存在的,也就是说,任何粒子都可能存在着反粒子,2010年11月17日,欧洲研究人员在科学史上首次成功"抓住"微量反物质。2011年5月初,中国科学技术大学与美国科学家合作制造了迄今最重反物质粒子--反氦4。2011年6月5日欧洲核子研究中心的科研人员宣布已成功抓取反氢原子超过15分钟。同时在自然界也有'反物质'的能动能效--反应为反物质凝聚。

2016年3月,中国科学院上海光机所强场激光物理国家重点实验室利用超强超短激光,成功产生反物质--超快正电子源,这一发现将在材料的无损探测、激光驱动正负电子对撞机、癌症诊断等领域具有重大应用。相关研究成果已于近日发表在《等离子体物理》杂志上。


一休说事

个人认为,所谓反物质,其实是不存在的,物质是客观存在的,而反物质则是客观不存在的,有,就是物质,无,就是你们说的反物质;如果一定要证明反物质是客观存在,那是不合逻辑的,是违背自然规律的。如果你真的抓到了所谓“反物质粒子”,我必须告诉你,那不是反物质,你可以给它起个别的什么名字,反物质的真正含意就是“无”或“没有”,或者就是佛教的“空”!


冷眼无邪

☆反物质★我认为

☆反物质★ 反物质是最活跃的基本能量所组成的物质。由于其比较活跃,导致很容易与其他物质结合从而使其能量大于其承受范围导致破裂。(就比如气泡被强行加气而破裂) 能量就像水一样存在这个宇宙,所以具有一定的力量(压力)。导致了一些物质的稳定性。 如果在快速流动的能量之中,或者在能量稀少的环境(特别冷,能量的多少决定了温度)就可能发生类似于反物质的现象。 也有可能是另一种基础能量构成的物质,由于两种物质结合,导致其基本能量不能相互结合。而破坏了其稳定的结构,变得破裂。最终都化为各自的基本能量。 那么就说明宇宙存在另一种基础能量的汇聚地。那么在正基础能量的汇聚地是很少有反物质能量的。


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