反物質是什麼物理原理?

跟我去抬槓


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,並釋放出巨大的能量。

很多人都將反物質與暗物質、暗能量歸於一類,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,並沒有直接的證據。但是反物質卻是真實的存在,科學家們早就在實驗室裡製造出了反物質,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製造出了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。在隨後的日子裡,研究人員致力於如何長久的保存反物質,並於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,對於宇宙中反物質的起源、分佈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,並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症,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,甚至有傳言稱幾十克反物質就可以毀滅地球,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。而如果要製造出僅僅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並沒有想象中的那麼可怕,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,由於反物質是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,但對於地球本身而言,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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魅力科學君


反粒子湮滅化作一束光,反物質貴超萬倍黃金,輕鬆解讀量子奧秘

反粒子,反物質本是高深莫測的量子物理名詞,物理學家認為,所有的粒子都存在反粒子,通過驗證還確實如此,如正電子的反粒子就是負電子,由此推定也應該有反原子、反物質。

人們還發現,正反粒子一旦發生碰撞,就會爆炸,變成光,釋放出很大的能量,這叫做正反粒子湮滅。

後來,物理學家們在對撞機中,還能製造出反粒子、反物質,反物質與物質也會發生反應,釋放出巨大能量,最後變成一束光,這叫正反物質湮滅。

按照可比質量計算,反物質爆炸的能量相當於幾千枚原子彈,可惜,製造太難了,花幾千萬美元才可能造出1微納克,很小很小的一丁點兒,還幾乎無法保存,所以價格貴過萬倍黃金,因此,你大可不必擔心,它能毀滅地球。

正反粒子那什麼叫正反粒子呢?

物理學家說,正反粒子具有鏡像關係,就是說如同你照鏡子,具有左右對稱性。

如果你還要進一步瞭解,就要深入粒子內部,才能真正的去揭開正反粒子的真面目。

首先,我們必須避開復雜的、讓所有人都難理解的量子物理解說。

先假設一個粒子在不受任何外部干擾的前提下,粒子是不會出現不確定性的量子規律的,而是保持勻速自轉和繞核週轉的運動狀態不變。

顯然,粒子的自轉和週轉方向,在空間方位上會有不同,即自轉和週轉都有順時針和逆時針兩個方向。

如果兩個粒子的自轉和週轉方向完全相反,那麼,這兩個粒子就是互為反粒子;如果兩個粒子的自轉和週轉方向完全相同,那麼,這兩個粒子就是同性粒子;如果兩個粒子的自轉和週轉方向只有一個方向相同,那麼,這兩個粒子就是互為中性粒子。

那麼,這些正反粒子和中性粒子是如何共處的呢?會出現哪些量子現象呢?

1、正反粒子碰撞湮滅:

兩個正反粒子一旦碰撞,就會毀滅,物理學叫湮滅現象,結果是釋放能量,變為一束光。

為什麼?因為正反粒子的自轉和週轉方向完全相反,如反向行駛的兩輛汽車正面碰撞,一碰就全壞了!

2、正反粒子的巧妙組合:

因為正反粒子的自轉和週轉方向是完全相反的,絕對不能接近而發生碰撞,否則就是破壞而湮滅,但當中性粒子居於中間,就如同高速公路的隔離帶,就可以有效隔離正反粒子的接近而碰撞,防止發生湮滅,這樣,正反粒子通過中性粒子結成了粒子對,這就是正反粒子的複合粒子,如同男女結婚成家了哦!

3、正反粒子組合方式與對稱起源:

在自然界的粒子世界裡,幾乎所有的粒子組合都是以中性粒子居於中間為對稱軸,正反粒子居於兩旁,呈現完美對稱結構,這就是為什麼所有粒子都對稱的道理,也是大自然裡的物體總是表現左右對稱的本質和起源。

4、正反粒子的糾纏

但正反粒子與中性粒子的碰撞概率就要高很多,但這種碰撞不是破壞性的,如反粒子碰撞中性粒子時,中性粒子必然會被逼改變軌道甚至方向,自然也會發生與正粒子碰撞,使得正粒子也發生軌道偏離或方向改變,即形成連鎖反應,如同三個人排成一隊,前後的人只要碰撞了中間的那個人,中間的那個人就必然會相應的碰撞前後的人,這種粒子現象,量子物理裡叫正反粒子糾纏。

那麼,為什麼正反粒子的碰撞會釋放出巨大的能量?最後會化為一束光呢?

原來,光粒子在自然界存在有三種形式:

第一種:以電磁波的形式存在,包括所有的可見光、不可見的各種波長的光,這時候的光粒子以光速運動,所以叫動態光粒子,每個動態光粒子的有能量:

E=1/2m0C^2 (1) (m0為單個光粒子的質量,C為光速)

第二種:以最簡易的單粒子形式存在,就是具有自轉和週轉兩種運動形式,它是自然界最小的粒子,是所有粒子和物體構成的最小單位,也是粒子和星體具有自轉和週轉本質的起源,所以叫光的卵粒子,有能量:

E=1/2m0(V1^2+V2^2)=1/2m0C^2 (2)

(V1、V2分別為單粒子的自轉和週轉速度,且V1^2+V2^2=C^2)

第三種:以靜態的單粒子形式存在,沒有能量,不會運動而處於靜止狀態,它充斥宇宙的每一個角落,甚至包括分子空隙,無處不在。所以這種光粒子就叫做靜態光粒子。

這三種粒子可以發生互化,互化時形成8種現象:

第一種現象,正反粒子湮滅與質能方程:

正反粒子的碰撞湮滅,其實質就是構成正反粒子的光的卵粒子轉化為光的動態粒子的過程,因為正反粒子是一對粒子,所以釋放的能量是:

E=1/2m0(V1^2+V2^2)*2=1/2m0C^2*2 = m0C^2 (3)

呵呵,這就是愛因斯坦的質能方程的來源。

有人馬上會問,每個粒子不是由正反粒子和中性粒子構成的嗎?哪中性粒子呢?能量釋放的方程也不對啊?

哦,不錯,確實是,但是,你要知道,中性粒子並不會發生湮滅,因為中性粒子的自轉和週轉的方向不同,所以碰撞不是剛性碰撞,湮滅發生後,它逃逸了,它把自己的能量和質量都帶走了,要麼處於遊離態,要麼就是與其它粒子重新組合去了。

所以,正反粒子湮滅反應前後的質量和能量是分別獨立守恆的,質量沒有丟失哦!

第二種現象,形成光源、輻射源、電磁波源

物體為什麼會發光呢?

其實物體發光的延伸就是形成光源、輻射源、電磁波源等現象的統稱,其本質是構成物體內的光粒子被激發,物體出現了能量剩餘,剩餘能量被物體內外的靜態光粒子吸收,靜態光粒子被轉化為動態光粒子的過程。

簡單點就是:物體內的光粒子激活周圍靜態光粒子,靜態光粒子變成了動態光粒子,這就是一切光源、輻射源、電磁波源的形成本質。

第三種現象,形成光波、輻射、電磁波

光波、輻射、電磁波性質相同,都是光在空間的傳播過程,其本質是光源的動態光粒子激活周圍的靜態光粒子,周圍的靜態光粒子得到光速動能後,就轉變為動態光粒子,光源的動態光粒子失去能量又變為靜態光粒子,如此往復互化,向遠處以光速傳播,就形成了光波。

只要光源有能量,能持續激活周圍的靜態光粒子,動態光粒子與靜態光粒子的互化就不會停止,能量就會不斷的向外傳播。

第四種現象:波粒二象性

光波的形成,說明光波是一種能量波,不是光粒子在空間的持續運動,是依賴空間的靜態光粒子作媒介,實現能量的整體轉嫁和動、靜態光粒子的身份變換、而實現了能量傳播。

所以在光波的任意路徑上,都具有光粒子的粒子屬性和能量波的屬性,這就是光的波粒二象性的本質。

所有粒子都具有波粒二象性的描述是不對的,其實質是所有粒子具有輻射性質,輻射光波才是粒子波粒二象性的本質。

第五種現象:光速極限原理

所以,任何物體只要對外有能量富餘,如一物體的表面溫度高於周圍物體溫度,充斥於物體周圍的靜態光粒子就會掠奪這些能量,使自己轉變為動態光粒子,形成輻射。

一切物體如同浸在以靜態光粒子為水的大海里,成為能量傳播的媒介,只要是等於光速的動能,靜態光粒子幾乎毫無原則的掠奪,所以,光速成為宇宙速度的極限,這就是光速極限原理。

第六種現象:光傳播速率變化與屏蔽:

光傳播必須依靠充塞宇宙的靜態光粒子來實現,所以,光的傳播速度與靜態光粒子的豐稠度有關,靜態光粒子的豐稠度真空比透明物體內部大;黑暗空間比強光空間大;超強的爆炸或強電子流的空間,會出現靜態光粒子枯竭,光的傳播會被中斷,叫光的屏蔽。

第七種現象:光的黑體、輻射、阻斷現象

光遇到物體,原子外的電子會吸收光的能量,這叫光的黑體現象,同時也會釋放光的能量,這就是輻射(反射)現象。

沒有靜態光粒子的空間叫絕對真空,光無法傳播,在低溫多電子的原子核內就是自然界理想的絕對真空,一般的原子核內都可近似的看成是絕對真空。光在絕對真空裡不能傳播,這叫光的阻斷現象,這就是光除了透明物體外,遇到物體後都不能傳播的原因。

透明物體能透光是因為原子的排列有規律,填塞其內的靜態光粒子呈直線排列的緣故。

第八種現象:粒子與物質合成

有了上述七種光的現象解說,對於反粒子和反物質的湮滅,最後產物就是一束光,就容易理解了吧!其實,反過來,一束光也同樣能生成正反粒子對和反物質,這是一個互逆的過程。這相當於空中變物的魔術。

不過,這魔術很難變的,一般需要高溫、高壓、高強光的環境、或者持續快速增加能量的封閉空間才能實現,例如:高能對撞機、猛烈爆炸的瞬間、星球核內深處等。

在這種環境中,理論上可以製造各種粒子、元素或物質,其原理就是空間內的靜態光粒子轉變為動態光粒子,動態光粒子又轉變為具有自轉和週轉性質的卵粒子,正反卵粒子又以中性卵粒子為對稱軸,構成複合粒子,複合粒子中的正反粒子與中性粒子再構成大粒子,最後形成物質和反物質。

這一過程是吸收能量的過程,粒子通過多重自轉和週轉來貯藏能量,如果一個大粒子由數目為n個的光粒子構成,光粒子的質量為m0,粒子內部自轉和週轉的層次是p,則粒子貯藏的最大能量是:

E=3/2nm0(V1^2+V2^2)*2^p=3/2nm0C^2*2^P (4)(當V1^2+V2^2=C^2時)

這是粒子或物體的最大內能公式,這會遠遠的大於愛因斯坦的質能公式,愛因斯坦的質能公式僅僅只適用於正反粒子的湮滅和粒子的衰變反應,描述粒子的內能是遠遠不夠的,所以,粒子的合成所需要的能量是巨大的。

同時,粒子的合成時質量會增加,增加的質量是來自空間的靜態光粒子的質量,靜態光粒子、動態光粒子和光卵子的質量是相等的,只有運動方式和能量存在有或無的區別。

所以,這裡絕對不存在質能互化,質量和能量是分別獨立守恆的。

為了理解這篇文章,你要了解兩個基本原理:

第一原理,光本質原理

光粒子是粒子的最小結構,是能量和質量的最小單位,

單個光粒子的質量和能量值分別為:(h是普朗克常量,c是光速)

m0=2h/C^2=1.48×10^-50kg (5)

E0=6.626×10^-34J (6)

這裡明確指出,光子是粒子質量和能量交換的媒介,其質量和能量是交換的最小單位,表明量子世界不僅僅能量是量子化的,質量也是量子化的。

第二原理:圓周運動論,內容是:

任何粒子在不受干擾的前提下,將永恆的保持勻速自轉和繞一核心週轉作圓周運動不變。

這個原理的解說如下:

解說1:微觀粒子也是動態粒子組合,若隔絕外界一切干擾,所有粒子都是勻速自轉和繞核公轉。

解說2:粒子所有不確定性和概率性的量子規律都不是粒子的本質,而是來自外界不確定性的、概率性的粒子和粒子能量干擾後的結果。

解說3:假如存在絕對不受干擾的封閉理想環境,任何粒子則處於勻速圓周運動狀態,但是無法觀察和測定,因為粒子實在太小,任何觀察和測定都是對粒子的干擾行為,其勻速圓周運動狀態就將遭到破壞,這也是量子理論的不確定性原理和量子坍縮的解釋。


華龍新觀


反物質之所以加一個反字,是因為構成這種物質的原子的核內核外電荷正負相反,我們就叫這種原子叫反原子吧,質子本來帶正電,但是反物質的反原子帶負電,反電子反而帶正電,電荷量和正常的質子和電子一樣,我們都知道物質都是由原子構成的,所以這種由反原子構成的物質叫反物質,目前反粒子有一定的發現,但是反物質好像還沒有發現,根據愛因斯坦質能方程式E=mc²可知:相同質量反物質和普通物質蘊含的能量是相同的,但是據說反物質不穩定,它更容易釋放能量,但是目前沒有足夠的證據證明反物質的存在和能量釋放程度。


小城的小程


2018年5月16日,大阪產業大學、日本國立天文臺及名古屋大學等組成的團隊宣佈,使用南美智利的ALMA射電望遠鏡發現距地球132.8億光年的獅子座方向銀河中存在因為氧生命形式節奏更快,所以氫生命存有感到人類是他們的一個威脅。氫生命存有隻能用差不多光速的速度作空間旅行,他們無法超越光速。氧生命形式可以比光速快4倍。氫生命形式卻慢得多,由於其匹配的生物圈的更高頻率。

氧呼吸者和氫呼吸者之間有貿易往來,但在過去,這兩種文明之間災難性的戰爭也一直髮生。仙女座議會管理著仙女座之內的星級系統。仙女座議會在這裡(mi rosh ?),這也是Zenitae(?)星級系統的所在,這就是仙女座人的居所。仙女座議會研究會如何移民,並設法限制氫種族和氧種族之間的接觸,停止這兩種偉大的有機生命的雙邊衝突。在這兩個物種之間,有時溝通相當困難。這是為什麼它被建立的原因。


宇宙導遊


正電子是電子的反物質,除了電荷正負屬性相反,其它都一樣。所以類似的,可以有質子的反物質付質子,這是假說,並沒有人測到。

一般說真空暴漲產生的物質都是一正一反成對出現的,這樣當正物質遇到反物質的時候會湮滅成為能量,比如正負電子相遇會化成一對光子,但是實際世界中正負物質並不對稱,正電子的數量就遠遠小於負電子的數量。這是一個迷。


自由自在的漁夫


金屬態氫離子自旋方向不同,互為反物質。

金屬態氫離子的磁力矩相互切割聚合形成元素或化合物。



金童希瑞


後腦勺不看臉色


吾道自然


反物質?那就是它們看不見,卻好象總是又存在的樣子;特令人反感。就象有些人懂得多,讓人摸不著頭腦,便給他們掛個“反革命分子”的頭銜,一樣。憑我歷世,也只知道這些。😂😂


雪舞200324376


反物質就是旋轉方向相反或電性相反,其它都相同。


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