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反物质是什么?为什么如此贵重?

咱们现在把握了一个规则,什么物质的作用最大、包括的能量最高、且最稀有,什么物质就越贵重。那么什么物质最稀有呢?或许什么物质中包括着人类所需求的能量呢?你或许想到了黄金这种稀有金属,以及像铀这种核裂变的…

咱们现在把握了一个规则,什么物质的作用最大、包括的能量最高、且最稀有,什么物质就越贵重。

那么什么物质最稀有呢?或许什么物质中包括着人类所需求的能量呢?你或许想到了黄金这种稀有金属,以及像铀这种核裂变的资料。

这两种物质的确相对于其他元素来说比较难获取,可是它们在地球上的储量仍是十分多的,并且在世界中这两种物质能够说是取之不尽用之不竭的。

今日咱们要说的这种物质,不只在地球上找不到,乃至你找遍全世界也发现不了它的踪影,它便是反物质,不只稀有,并且它发生反响今后,所开释的能量是核反响所不能比较的。

你之前或许听说过反物质,或许你现已忘了它究竟是什么?

其实反物质便是正常物质的对立面,或许说是正常物质的反版别,与组成正常物质的全部粒子在特点上根本是相同的。

它们有相同的质量、相同的自旋、相同的电荷数,例如以最简略的氢原子来说,它由质子和电子组成,这是咱们熟知的正物质,但氢原子的反版别便是反氢原子,它由反质子和反电子组成。

反粒子和正粒子的差异在于,它们的电荷相反、重子数和轻子数相反。

这就导致了它们之间的价值有着大相径庭,一克氢原子分文不值,因为在地球上的水中有许多的氢原子,你自己在家里经过电解水都能制作出氢气。

可是1克的反氢原子在世界中你是找不到的,尽管人类现已把握了制备反物质的方法,可是1克最简略的反氢原子的价值在62.5万亿美元。

这不同可见一斑。它除了稀有以外,对人类来说它的作用太大了,是现在已知全部物质都不能代替的作用。

为什么咱们在世界中找不到反物质?

尽管现在咱们在世界中找不到反物质,可是在世界的前期,也便是大爆炸刚发生的1分钟内,反物质在世界中是适当丰厚的,科学家估量反物质和正物质在其时的量是持平的。

也便是说有多少正物质就有多少反物质,这两种物质是由前期世界中高能辐射彼此碰击发生的,原理十分简略,便是爱因斯坦的质能方程;

当两个高能光子在彼此碰击今后,它们所带着的能量大于某种粒子的静寂质量时,能量就会自发的发生这种粒子的正反粒子版别。

然后发生的正反粒子因为电荷相反会在瞬间发生彻底的湮灭,又会发生两个高能光子,然后这两个光子又发生正反粒子,又湮灭....,一向这样循环。

当世界在胀大冷却,光子能量降低到不足以发生正反粒子的时分,那么之前发生的数量持平的正反物质就会两两湮灭抵消掉;

所以科学家以为很多的正反物质湮灭今后,世界应该除了光子以外,只会剩余十分少数的正物质和反物质粒子,它们之间因为间隔十分悠远而无法湮灭;

这样的世界就不会发生咱们今日看到的行星、恒星、星系,以及由正常物质构成的大标准结构。

但事实上,调查咱们今日的世界,的确被正常物质所主导,而反物质却消失的无影无踪了,这只能阐明其时世界中发生了咱们现在理论上无法了解的工作;

导致现在物理学上的一个难题,便是所谓的正反物质数量不对称的问题。现在看来,前期的世界中正物质比反物质数量应该多了1/10亿,终究把反物质耗费完今后,剩余的正物质就留到了今日;

这些正物质就组成了咱们今日在世界中看到的全部,包括你和我,以及你手中的手机。

至于其时发生了什么?尽管咱们现在不知道,但科学家信任必定还有某种质量更高的粒子没有被咱们发现,正是这种粒子的正反物质版别不服从电荷对称、以及电荷守恒,并且破坏了重子数守恒。

它在衰变的时分,就发生了正反粒子的不对称。期望未来咱们能够找到这种粒子,解开反物质的消失之谜。

反物质为什么这么贵?

上文说了,反物质和正物质相见今后就会彻底湮灭掉,是那种连渣都不剩的反响,并且将它们本身所包括的质量会瞬间转化为纯能量。

这个反响的功率要比核反响高出数百万倍,核反响也仅仅经过原子核中质子和中子的重新组合开释出一部分有强力发生的结合能。

这个过程中只会丢失一小部分质量,例如三个质子结合在一起构成氦4今后,你拿称一称,其实质量只丢失了7%。适当小的一部分。

可是你要拿四个反质子和四个质子,让它们相遇,那么就会瞬间丢失8个质子的质量,上图中的数字你能够大概算一下,这个距离十分大。

所以反物质的确比核能愈加高效,并且没有任何的残渣,也就没有污染。这种物质几乎便是世界中的终极动力。

对人类来说这种物质的作用太大了。

如此大的作用,并且在世界中根本找不到,人类制作起来还需求花费很多的时刻和精力,并且就算制作出来,咱们现在还没有一个好的方法贮存它。

其实人类从上个世纪发现反物质以来,现已制备了极端少数的反物质,也便是反氢原子。

从上世纪开端费米实验室的电子加快器发生的反物质总量加起来只需15毫微克,大型强子对撞机发生的反物质粒子加起来只需1毫微克。

一克适当于十亿毫微克,这意味着人类想造一克这样的反物质,需求数万年的时刻。

并且这种物质还没有方法贮存,它和正物质会发生反响,所以这种物质就不能装在咱们已知的全部容器中,并且也不能接触到空气。

必须在真空顶用磁场束缚住才行。

其实反物质不只能够让咱们完成星际游览,使用巨大的能量将飞船加快到挨近光速,并且它在医学上还有很大的用处。

例如正电子发射断层摄影术,正是使用正电子发生的高分辨率的身体图画,它的成像作用远远优于x射线扫描,此外,欧洲核子研讨中心的ACE项目的科学家现已研讨了反物质作为癌症医治的潜在候选物。

尽管说很多的制备反物质,以及贮存使用它们,对人类来说还十分悠远,究竟咱们现在连核反响都没玩转呢,只需把握可控核聚变,那么人类的能量问题也就根本解决了。

未来咱们才干议论反物质动力的问题,导致人类要是用上了反物质,那么咱们估量现已具有了殖民整个银河系的才能。

尽管很悠远,不过愿望和愿望是不能少的。

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