10.21 在長期的反物質研究中,科學家對反物質的理論有了很多不同的看法

在本世紀2011年5月份的時候,我國的科學家們曾宣佈了一個他們與美國的科學家在一起合作的研究項目中,製造出了一個新的反物質元素-即反氦4的新元素;這個新元素的發現,標誌著我們人類到現代時期目前為止所發現的一個質量最大的反物質的粒子元素。

在長期的反物質研究中,科學家對反物質的理論有了很多不同的看法

同樣也是在2011年6月份的時期,遠在歐洲的一個核子研究中心那裡,科學家們也傳來了一個好消息,那就是科學家們在該研究中心內將一個反氫原子的粒子,維持的停留狀態已經超過了15分鐘的時間範圍。

當然,對於這些好消息,科學家們以此就提出了一個名叫反物質能動效應的理論。同樣是在現代時期的反物質研究上,一家位於我國上海的光機所的研究實驗室裡,科學家們就曾利用過一套先進的激光裝置與高壓氣體靶的設備在一次實驗中共同產生的作用下,使得這些儀器裝置在運行當中,生成了一股大量的高能電子與高分子材料的物質,在這種物質彼此之間進行相互作用的結果下,還因此產生了一個新的高強度γ射線的物質。

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激光裝置

在產生出這些新的γ射線物質之後,這些射線的物質便與其中的一些原子核的粒子之間產生了一系列的反應,並形成了一個正負電子對的物質結構;之後生成這個物質結構的同時,科學家們因此還利用了正負電子的物質在磁場中具有不可偏轉的物理特性,才成功地在實驗中獲得了一個正電子的物質成分。

當然,在國際物理科學界上,正當科學家們對反物質的研究進行不斷的加大投入力度時,想要獲得與建造出一種更為精密且有效的科學研究的實驗裝置便被提上了日程;在2008年9月份時期,位於歐洲的一所核子研究中心裡,一臺超大型的強子對撞機的設備正式開始啟動運轉之後,通過科研人員緊張的建造與施工,使得這套巨大的強子對撞機的隧道就足足挖了27公里長的距離,當科學家們在這臺大型設備開始運轉之後,就特別希望能夠通過這臺強子對撞機的強大功能,來實現對原子中的粒子物質進行加速的實驗,以便能夠使得其中的粒子物質在對撞機的超高速運轉的環境下,取得一個高能上的相互撞擊的實驗成果。

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大型強子對撞機

然而,原子的物質在這種高能的環境下進行高速的撞擊時,會產生與釋放出一股巨大量的基本粒子的環境;因此,科學家們希望通過對這些粒子的觀測上,試圖尋找出一個有關夸克級別的粒子的物質與反物質粒子之間的物質差異;但是,這個高速撞擊的實驗,對於我們現代的宇宙科學來說,就是為了能夠解釋出宇宙中普通的物質與反物質之間不對稱性結構上的問題,當然,這在未來將是我們的科學家在以後的科研中將是一項十分重要的工作任務。

通過對原子的粒子物質進行加速撞擊的研究上,我們普通的人們都已瞭解到在宇宙形成的最初階段裡,這些粒子的物質究竟是宇宙中哪種力量造成了現在普通物質與反物質之間的分離,形成了我們今天所能看到的一個客觀現實的世界;當然,科學家們對於反物質的研究依然還在繼續著,相信在不久的將來,很多的物理學上未解的謎題終將會被科學家們所發現和揭曉。

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加速中的粒子

在近代1898年的時期,一個位於歐洲英國的物理學家就曾提出過這麼一個觀點,在這個觀點中他認為我們所有的大自然界當中的物質都曾存在過一種鏡像的理論,即反物質鏡像學說的理論;那麼問題來,在這個學說中的理論上,對於我們現代的宇宙天體與空間星系來說,究竟會不會存在著另外一個未知的宇宙呢?

當然,由於受限於當時的科技水平與條件的限制,科學家們對這個鏡像的理論一時還無法得到科學有效的驗證,也沒有任何的科學家通過實驗的形式來觀測到這個所謂鏡像理論的真實數據;所以,當我們的宇宙中存在的星系對應的另一個反物質的星系時,將會成為一種假說,因為這個假說一直到現代時期為止,都還只是停留在理論的層次上未被證實過。

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鏡像的宇宙

1997年這一年,全球天文學領域的一些科學家們同時宣佈了,他們在我們銀河系的中心地帶上方發現了一股巨大的反物質噴流結構;這個反物質的噴流結構發現一經發表問世後,便在整個地球物理學界裡引起了強烈的震動,因此科學家們又一次興起了尋找反物質的熱潮。

上個世紀1998年,我國的華裔科學家丁肇中教授在全球的範圍內,曾發起了一個尋找反物質的科學研究的號召,他想讓更多的反物質研究領域的科學家們,通過大眾的力量去發現和尋找自然界中的反物質成分,因此這次反物質的科研計劃再次成為了全世界的人們所重點關注的研究對象。

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丁肇中教授

儘管,科學界上有很多的科學家都認為反物質在大自然當中是真實存在的,但是為了證明反物質的存在,科學家們卻沒有一個能夠給出準確的科學研究證據;當然,在科學界上也有很多的科學家對反物質的理論卻不以為然,其中一位美國的科學家施拉姆就是典型人物之一。

在反物質的理論上,施拉姆認為很多的人都是憑藉著自己的直覺來認定反物質在自然界中不存在的構想,當科學家們能夠發現和證實到反物質的結構現象時,那將會是一個非常偉大的科學成果,因而能夠給予那些不相信這一理論的人們以直接的證明;但是,還有一個問題就是我們所忽略掉的,那就是在大自然當中反物質的組成結構,或者說就是根本從來不曾存在過。

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反物質世界

對於施拉姆的這些說法和觀點,我國的華裔科學家丁肇中教授卻認為,如果在宇宙之中真的存在一定的反物質結構話,那麼這些反物質的結構將會與普通的物質之間,產生一個相互碰撞的可能,因此還會釋放出一股巨大的能量;所以,我們從丁肇中教授的這些話中,能夠看到他所發起的這個尋找反物質與暗物質的研究計劃,實際上就是已經開展了很多年的科研項目,並且他們的這個科研項目在這些年當中就已經取得了一定的研究成果。

但是,丁肇中教授在面對反物質是否存在的這一問題時,依然還是表現出一個十分謹慎的態度;因為他曾表示過,以我們目前的歷史發展的歷程來看,人們需要做好相應的準備,以便能夠在未來時期裡,面對著一些出乎意料的事件發生。

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相互碰撞的粒子

在歐洲德國的一位地球物理學家喬治▪維登斯波恩特博士和他的團隊助手們,通過舉行的一場學術發佈會中,宣佈了他們有了一項新的反物質研究的成果報告;喬治▪維登斯波恩特在這次發佈會上曾說到,如果宇宙中一顆普通的恆星體,在它自身的核心引力作用下,被撕裂成為了兩個恆星體的部分,那麼這個新生的恆星體部分將會被稱之為低質量X射線的雙星系統,即中子星的天體系統。

那麼,當科學家們通過對他所發佈出來的研究成果進行計算後,發現到這樣的低質量X射線的雙星系統,其每秒鐘的時間裡能夠向深邃的宇宙空間中,釋放出大約1041個正電子的物質;與此同時,在科學家們在此前的反物質研究的調查預測中曾顯示出,他們發現過這些正電子的物質在反物質中的結構上所佔了一個最大的比重,所以這個反物質的科學成果的報告,基本上是否定了目前科學界上其他不同的反物質的科學理論。

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正電子物質

在喬治▪維登斯波恩特對正電子的物質進行了初步的統計之後,他認為這個研究報告中反物質的一半甚至全部的成分,都是來自於宇宙中X射線的雙星系統區域;因此科學家們認為這個報告實際上就已經是目前科學界中,所發現的最新反物質進行自我消亡的研究結果;所以,當現在的科學家們瞭解到其中的結構成因後,在之後的反物質研究中都十分渴望的想要獲得直接見證,宇宙中反物質“消亡與新生”的過程。

當然,在科學界上還有一位名叫斯奇納的物理學家,也參與到了這項反物質的研究計劃中,他對於這個反物質中存在的物質消亡的現象與新生的特性上,認為這是目前我們物理科學界所無法確定的一個最基本的問題,那就是首先由黑洞產生出來的中子星與其他的宇宙物質,還是由中子星出現之後才有了黑洞的天體系統;但是,對於這兩者之間的先後問題上,他還認為這將是我們現代科學界上一件十分有趣的科學研究,到目前為止我們仍然還沒有準確地判斷出X射線雙星系統中,是否包括了黑洞的天體系統,或者是黑洞之中是否包含了中子星的星體組成結構。

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中子星雙星系統

因此,在科學上對於反物質之所以能夠在普通物質中產生出來,科學家們主要還是說明了在我們周圍的環境裡,就曾存在過一些反物質的結構成分;當然,這些反物質有可能會存在於更多的大自然粒子之中;當今時代曾流傳著一個名叫夸克粒子的理論學說,在這個理論之中,一個夸克的粒子與另外一個反夸克的粒子之間,共同組成了一個具有束縛形態的組織結構而生成了一個名叫介子的粒子成分;所以,當科學家們認為這些夸克粒子無法單獨進行存在的時候,這個夸克的粒子因此就已經存在於其他粒子的內部空間之中。

所以,在科學界上,夸克粒子的理論對很多的科學家們來說並不以為然,他們確信的認為在大自然界當中,這種粒子並不是真實存在的夸克粒子;但是在目前來看,通過許多科學家們所進行的物理學研究實驗的結果來看,他們都表明了這個夸克粒子的理論是符合了之前最新粒子預言的結果。

因此,在不久的未來,這個理論的研究在相當一部分的科學家們之中,依然還會十分的流行。

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夸克粒子


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