科學探索之宇宙中的另一半存在

1928年,英國物理學家狄拉克從理論上預言了反物質的存在,為人類的宇宙探索打開了一扇新的大門。宇宙中原本孤獨的物質粒子們終於找到了自己的另一半,粒子動物園顯得熱鬧多了。反物質是這樣的一種存在:它們就像是物質粒子的孿生兄弟,雖然具有與對應的物質粒子相同的質量和電荷數,但電荷卻相反。

科學探索之宇宙中的另一半存在

根據狄拉克的說法,每一種我們常見的物質粒子都存在著相應的反物質粒子,這就一下子將整個粒子世界幾乎擴充了一倍。這些反粒子可以結合起來形成反原子,而反原子又可進一步形成反物質,進而形成反恆星、反星系。這就為我們的宇宙提供了一種可能的存在:一個由反物質組成的世界,這就好像是我們的鏡像世界,深藏在宇宙不知名的深處。從理論上說,反物質宇宙看起來將與我們沒什麼不同,同樣可以誕生人類文明。

然而,我們卻最好別期待親眼看到反物質世界,這是因為:反物質是和物質水火不相容的。如果一個物質粒子與其對應的反物質粒子碰撞,它們將同時湮滅,轉化為純淨的能量。而根據愛因斯坦的質能方程,轉化為的能量將是極其巨大的,從而產生驚人的破壞力。我們都見識過核彈的威力,實際上核彈中只有很小的一部分質量產生了虧損,而反物質與物質碰撞時將全部湮滅,質量全部轉化為能量,同等質量的反物質產生的能量將遠遠超過現有的核武器。那麼,想想你看到一個反物質地球迎面而來時的複雜心情吧。因此,最好還是別期待看到它,一場驚天動地的大爆炸會讓你徹底地粉身碎骨。

科學探索之宇宙中的另一半存在

目前,反物質的存在已經得到了證實,美國物理學家愛迪森於1932年在雲霧室中研究宇宙射線的時候發現了第一種反粒子—正電子。1955年,勞倫斯伯克利實驗室的物理學家,使用一臺粒子加速器產生出了反質子。同年,在日內瓦附近的歐洲粒子物理實驗室的科學家,通過粒子加速器同時產生了正電子和反質子,並使它們相結合而生成了反氫原子。雖然反原子只存在了短暫的一瞬間,卻證明了反物質原子存在的可能性。

近年來,科學家們建造了複雜精密的檢測器來搜尋宇宙線中的反物質,卻只發現了極少量的正電子和反質子,從未發現較重的反粒子。那麼,宇宙大爆炸時只產生了物質粒子嗎?如果也產生了反物質,那它們現在何處呢?是否在宇宙創始之初便已經與我們分離,形成了我們的鏡像宇宙?現有宇宙的洪荒已經令我們咂舌了,但至今還沒有探索到盡頭。如果還存在一個反物質的世界,那更是令我們難以想象,感嘆人類的渺小了。


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