什麼是反物質?

揹著蝸牛帶我去旅行

反物質與正常物質非常相似。以氦氣為例。



氦有兩個電子(黃色),兩個中子(綠色)和兩個質子(紅色)。

現在讓我們來看看反氦。



看上去很像對吧?但是現在,這個原子是反氦原子,這意味著它有兩個正電子(黃色),兩個反質子(紅色)和兩個反中子(電荷仍然是0,但是與中子一樣重子數為1,它具有負值,但電荷不受影響)。

既然質子和中子是複合的,那麼它們是由什麼構成的?正常質子有三個夸克,兩個上夸克和一個下夸克組成,正常中子也有三個夸克,兩個下夸克和一個上夸克組成。正如你所預料的,反質子有三個反夸克,兩個反上夸克和一個反下夸克,而反中子有兩個反下夸克和一個反上夸克組層。

反物質與其他反物質相互作用,就像物質與其他物質發生反應一樣。兩者都受到電磁力的影響,所以在理論上,有可能有反物質行星,甚至反物質生命。


那麼,為什麼我們不能探測反物質行星,甚至反物質生命呢?

讓我們來看看當物質與反物質發生反應時會發生什麼。

它們會湮滅,釋放出伽馬射線光子。換言之,能量產生了。如果有由反物質構成的遙遠星系,我們就能用E=MC^2探測到巨大的能量釋放。

相反,你可能會感謝無中微子雙β衰變。雖然它還沒有被證實,但它可能是宇宙中有更多物質而不是反物質的原因。


總之,反物質就像帶相反電荷的普通物質。



趣味說

反物質不僅在宇宙中存在,在地球中也存在,科學家已經在實驗室中製造出了10的負17次方克的反物質,所謂的反物質就是與正物質相反的物質,正物質就是我們日常生活中接觸到的物質,比如帶有正電的質子和帶有負電的電子,這些都是自然狀態下它們固有的屬性,而反物質就是帶有負電的質子和帶有正電的電子,剛好顛倒,應該比較好理解。

在2009年的一部電影《天使與魔鬼》中就是圍繞反物質來自展開的,反派企圖從歐洲核子中心偷取反物質來炸燬梵蒂岡,電影《星際穿越》中主角一行的航天器運行的能量就是由反物質提供的,可見反物質不僅稀少,而且還具有相當大的威力。

當反物質與正物質相撞的時候會發生湮滅反應,正反物質湮滅百分百得轉化,質能轉化率100%,而氫彈的質能轉化率不會超過3%,由此可見反物質應該是同等條件下能夠釋放能量最大的物質,根據科學家的計算1千克的反物質相當於當量4000萬噸的氫彈爆炸所釋放的能量,相當於10枚氫彈爆炸的能量,據說通古斯大爆炸可能也是反物質引起的,1908年在俄羅斯的西伯利亞地區2000多平方公里的8千萬顆樹木被燒燬,這次爆炸相當於2000萬噸的TNT爆炸所釋放的能量,而500克反物質就可以造成這樣的效果。很多人擔心反物質會毀滅世界,其實完全不必杞人憂天,中國在2016年上海的光機所實驗室中曾製造出正電子,但是數量及其稀少,就算

發生正反物質湮滅,所釋放的能量連一壺水都燒不開。實驗室中通過撞擊氣體靶產生每5000億個原子中僅有不到10個反物質,全球科學家經過將近20年的努力也沒有製造出1克反物質。


科學薛定諤的貓

關於反物質,這是1928年英國科學家狄拉克,構造的相對論性量子力學,他為了解釋構造相對論性量子力學的方程的結果,就構思了這樣一個新的概念,認為可能存在著反粒子。

對電子來說,就存在一個質量和電子一樣、但帶一個單位正電荷這樣的粒子。第一個反粒子就是帶正電的電子,那後來大家又發現質子有“反質子”。

在這個層面上,我們說的還是粒子與反粒子,那麼如果說有一個原子或者是比基本粒子層面更高,到原子或是到分子這個層面上,都是由反粒子所組成的這樣一個東西,叫做反物質。

比方說我們用一個反質子做原子核,外面繞著一個帶正電荷的正電子,這樣構成的氫原子,就叫做“反氫原子”。

目前我們科學家能在人類世界的實驗室裡面能構造出的反氫原子,其實現在它的壽命也只能到一千秒左右,因為反物質在我們的世界當中很容易就湮滅了。這世界上目前沒觀察到的、有宏觀的反物質的出現,為什麼我們的世界裡面普遍是由質子、中子組成原子核,原子核外面是電子,構成正常的普通物質,而反物質那麼少,這應該說是物理學的探測前沿,我們不知道為什麼有這麼回事。


中國科普博覽

普通物質由普通原子組成,普通原子由普通亞原子粒子組成,這些亞原子粒子包括質子、中子和電子。反物質的組成恰好與正物質相反,組成反物質的基本粒子為反質子、反中子和正電子。反粒子具有與其對應粒子相同的質量和電荷量,但所帶的電荷正負性和自旋剛好相反。例如,質子帶正電荷,而反質子則是帶相同數量的負電荷,但這兩種粒子的行為是一樣的。如果正反物質相遇,它們會立即發生湮滅,並釋放出大量的能量,其效率遠高於核能。

雖然反物質和普通物質相類似,但在我們所生活的宇宙中,反物質極其稀少,科學家對此還未完全弄清原因。根據現有的理論,反物質與正物質隨著大爆炸一同產生。但由於某種偏差,使得幾乎所有的反物質都湮滅掉了,最終只剩下了普通物質。

科學家可以在實驗室中製造出反物質,通過使用諸如大型強子對撞機等粒子加速器,科學家能以極高的速度使粒子之間發生碰撞,從而產生少量的反物質。粒子減速器可用於捕獲和減緩反物質,以供科學家深入研究。

事實上,在我們的周圍存在著天然的反物質。例如,來自外太空的宇宙射線不斷把反物質粒子引入地球的大氣層。此外,香蕉和人體也會釋放出反物質。因為香蕉和人體中含有鉀-40,這是鉀的一種放射性同位素。隨著衰變,它每隔一段時間就會釋放出正電子。

由於反物質與正物質湮滅會產生巨大的能量,因此,反物質通常在科幻作品中被用於宇宙飛船的燃料。根據計算,一克反物質產生的爆炸相當於一枚核彈。

在現實中,製造反物質的成本非常高昂。據估計,製造一克的反氫原子所需成本高達上百萬億元。目前,地球上所有粒子加速器產生的反物質還不夠煮沸一杯水。


火星一號

答:反物質指的是——與正常物質呈相反狀態的物質!


一切基本粒子都有與之相反的粒子,這些反粒子,還會組合成其他粒子,甚至形成反原子,或者反物質世界!



其中,正常物質和反物質的相同點和區別如下:

(1)質量、自旋和磁矩的大小相同;

(2)電荷、自旋方向和磁矩方向完全相反;

科學家狄拉克,首先預言了反電子(正電子)的存在,不久後被證實,正電子是人類證實的第一種反物質!


除此之外,夸克、中微子、以及夸克組成的中子和質子等等,都有相對應的反粒子,但是光子的反粒子就是它本身。



當反粒子和正常粒子相遇時,會發生湮滅,然後100%地按照質能方程釋放能量;這個能量釋放是非常巨大的,質能轉化率為100%,要知道在氫彈爆炸的核聚變中,質能轉化率還不到1%!


目前,科學家已經能在實驗室,製造出所有基本粒子的反粒子,甚至反氫原子也能在實驗室裡被製造;但是量是非常小的,而且反物質極難保存,因為反物質碰到正常物質就會發現湮滅!

比如在大劉的科幻小說《三體》中,韋德就利用環日加速器製造反物質,然後封裝為反物質子彈作為武器,不過最後還是放棄了抵抗!





艾伯史密斯

#教育問答#

反物質是一種假想的物質形式,在粒子物理學裡,反物質是反粒子概念的延伸,反物質是由反粒子構成的。物質與反物質的結合,會如同粒子與反粒子結合一般,導致兩者湮滅並釋放出高能光子或伽瑪射線。1932年由美國物理學家卡爾·安德森在實驗中證實了正電子的存在。隨後又發現了負質子和自旋方向相反的反中子。2010年11月17日,歐洲研究人員在科學史上首次成功“抓住”微量反物質。

自然界紛呈多樣的宏觀物體還原到微觀本源,它們都是由質子、中子和電子所組成的。這些粒子因而被稱為基本粒子,意指它們是構造世上萬物的基本磚塊,事實上基本粒子世界並沒有這麼簡單。在30年代初,就有人發現了帶正電的電子(電子(Electron)是一種帶有負電的亞原子粒子)[1],這是人們認識反物質的第一步。到了50年代,隨著反質子和反中子的發現,人們開始明確地意識到,任何基本粒子都在自然界中有相應的反粒子存在。

反物質是正常物質的反狀態。當正反物質相遇時,雙方就會相互湮滅抵消,發生爆炸併產生巨大能量(E=mc²)。能量釋放率要遠高於氫彈爆炸。 在丹·布朗的小說《天使與魔鬼》裡,恐怖分子企圖從歐洲核子中心盜取反物質,進而炸燬整座梵蒂岡城。與此類似的是,YQZ的小說《末日大逃亡之地球毀滅》中,男女主角在費米國家實驗室科學家的幫助下,成功地用運載35克反物質的洲際導彈炸燬了撞向南極洲飛船基地的中子星,而它曾經受數千枚核彈狂轟濫炸卻毫髮無傷。

反物質概念是英國物理學家保羅·狄拉克最早提出的。他在20世紀30年代預言,每一種粒子都應該有一個與之相對的反粒子,例如反電子,其質量與電子完全相同,而攜帶的電荷正好相反(A)。 且電子的自旋量子數是-1/2而不是正1/2。

歐洲航天局的伽馬射線天文觀測臺,證實了宇宙間反物質的存在。他們對宇宙中央的一個區域進行了認真的觀測分析。發現這個區域聚集著大量的反物質。此外,伽馬射線天文觀測臺還證明,這些反物質來源很多,它不是聚集在某個確定的點周圍,而是廣佈於宇宙空間.


村中一奇花

不邀自來。反物質目前已經寫進中學物理課本了。這裡我就班門弄斧,先來科普一下什麼叫反物質。



反物質就是正常物質的反狀態,他們相同的質量,而具有相反的性質。例如電子和正電子,電子是物質,帶負電;而正電子是反物質,帶正電,它們質量相當,電性相反。



反物質與物質相遇會發生湮滅,爆炸同時放出巨大能量。目前歐洲已經進行過正負核子對撞的實驗,對於反物質武器,各國也在研究。



很多人提出來反物質不存在,是因為他們混淆了反物質和暗物質的概念。



暗物質是宇宙中看不見的物質,它不發出可見光或者其他電磁波,但是它能夠產生萬有引力,對可見物質有作用。對於暗物質科學界一直在尋找,目前沒有發現。


中學物理教師平哥

反物質是一種人類陌生的物質形式,在粒子物理學裡,反物質是反粒子概念的延伸,反物質是由反粒子構成的。反物質和物質是相對立的,會如同粒子與反粒子結合一般,導致兩者湮滅並釋放出高能光子或伽瑪射線。1932年由美國物理學家卡爾·安德森在實驗中證實了正電子的存在。隨後又發現了負質子和自旋方向相反的反中子。到目前為止,已經發現了300多種基本粒子,這些基本粒子都是正反成對存在的,也就是說,任何粒子都可能存在著反粒子,2010年11月17日,歐洲研究人員在科學史上首次成功"抓住"微量反物質。2011年5月初,中國科學技術大學與美國科學家合作製造了迄今最重反物質粒子--反氦4。2011年6月5日歐洲核子研究中心的科研人員宣佈已成功抓取反氫原子超過15分鐘。同時在自然界也有'反物質'的能動能效--反應為反物質凝聚。

2016年3月,中國科學院上海光機所強場激光物理國家重點實驗室利用超強超短激光,成功產生反物質--超快正電子源,這一發現將在材料的無損探測、激光驅動正負電子對撞機、癌症診斷等領域具有重大應用。相關研究成果已於近日發表在《等離子體物理》雜誌上。


一休說事

個人認為,所謂反物質,其實是不存在的,物質是客觀存在的,而反物質則是客觀不存在的,有,就是物質,無,就是你們說的反物質;如果一定要證明反物質是客觀存在,那是不合邏輯的,是違背自然規律的。如果你真的抓到了所謂“反物質粒子”,我必須告訴你,那不是反物質,你可以給它起個別的什麼名字,反物質的真正含意就是“無”或“沒有”,或者就是佛教的“空”!


冷眼無邪

☆反物質★我認為

☆反物質★ 反物質是最活躍的基本能量所組成的物質。由於其比較活躍,導致很容易與其他物質結合從而使其能量大於其承受範圍導致破裂。(就比如氣泡被強行加氣而破裂) 能量就像水一樣存在這個宇宙,所以具有一定的力量(壓力)。導致了一些物質的穩定性。 如果在快速流動的能量之中,或者在能量稀少的環境(特別冷,能量的多少決定了溫度)就可能發生類似於反物質的現象。 也有可能是另一種基礎能量構成的物質,由於兩種物質結合,導致其基本能量不能相互結合。而破壞了其穩定的結構,變得破裂。最終都化為各自的基本能量。 那麼就說明宇宙存在另一種基礎能量的匯聚地。那麼在正基礎能量的匯聚地是很少有反物質能量的。


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