导语:宇宙是浩大的,人们在宇宙中显得十分的渺小,但是人们虽然渺小,但对于宇宙却在不断的研究者,组成宇宙中物质中,最有趣的便是反物质了,那么人们在研究反物质的过程中有着怎样的认识?

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人们对于反物质的认识

1、宇宙的组成

宇宙由物质构成,其中最有趣的是反物质。反物质是一种物质,只比一般物质反核。此外,我们知道的是普通物质。假如存在大量的反物质,就会形成原子、行星甚至外星人。除了所谓的反物质与正物质碰撞而产生的湮灭效应之外,反物质在我们普通物质占多数的世界中并没有什么特别之处,只不过反物质的成本非常高,可以说是地球上最昂贵的物质。而且只有几个反物质原子被制造出来,最有趣的是,当反氦原子核产生时,我们看不到它的原子。如今我们知道,在宇宙中,尽管有人猜测它会产生和普通物质一样的反物质。

按照这个推测,宇宙大爆炸之后,在湮灭效应基础上,显然不会毁灭。物质与反物质的不对称是物理学的奥秘。现在的一种主流观点认为,大爆炸所产生的普通物质只比反物质多一点而已,大部分宇宙中产生的物质都消失了,我们现在只剩下反物质。但是在最近的意大利研究中,Agostine和他的同事们使用了一个探测仪来寻找一种特殊形式的放射性衰变。

2、人们对于反物质的研究

反物质中的单个正电子并非无处可寻,而且电子反粒子同样存在于自然界,特别是通过辐射产生的电子。尤其神秘的电子会产生电子,产生大量的反粒子。这是反物质的喷泉,至少在星系中存在。1997年,科学家利用康普顿伽马射线望远镜首次观测到了反物质喷泉,这是在星系中的反物质消失之前所没有想到的。这个反物质喷泉非常大,从源头延伸到3500光年。

也不知道是什么引起这些颗粒。一种说法是在恒星区发生恒星爆炸时产生的,另一种说法来自黑洞喷流。难以想象有一种资源可以产生如此多的反粒子。在星系中心,估计每秒产生150亿吨颗粒。另外一个谜团就是如何避免如此多的反粒子和正负粒子的湮灭反应延伸到星系之外。我总觉得反物质喷泉比我们知道的更神秘。关于反物质喷泉的文章和研究论文寥寥无几,但我认为这是康普顿的一个有趣发现。在没有反粒子接触的情况下,这可能是你无法避免的地方之一。

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宇宙中粒子的碰撞

从理论上讲,粒子的质量与它的反粒子(比如质子和反质子)是一样的,但是电荷相反,其量子数的差别也相应不同。例如质子带正电,反质子带负电。粒子在与它的反粒子碰撞后,一起消失,从而产生不同比例的强光子(伽马射线)和中微子,同时产生更小质量的反粒子。这种能量消耗通常会释放出能量,产生热能。按照能量守恒定律,碰撞物质和反物质的总质量,E=mc^2,能量的释放是正比。

相对物质是由波构成的,不只是相反的粒子。但最近,物理学家通过最近的研究,证实了栾晶所证明的反向物质也是由粒子和波组成的。简单地说,即使是在单粒子水平上,合成原理也是一样

对于反物质,可以用一个简单的词来描述:正常物质的反转状态。而一旦正常物质遇到反物质,双方就会消失,互相抵消。巨大的能量产生于爆炸过程中。反物质是普通物质的镜像,具有带正电和负电荷。基本上,反物质的物质实际上就是反物质的表现。

假如在3千万光年内没有反物质物体,就能证明宇宙中没有大量的反物质,这就是为什么大多数理论学家相信反物质不可能在宇宙中大规模地分离。虽然他们也认为正反两种物质在极早的宇宙中应该是相同的。所以,要想解释宇宙变化已经成为困难问题的物理机制,就需要解释宇宙是如何变化的,然后才能实现从正反两种物质的等量状态到占主导地位的物质状态。

颗粒波的二元性是一个很著名的概念。长久以来,物理学家已经认识到了几乎一切物质(包括光和其它能量),甚至身体内的每一颗原子都是以粒子和波的形式存在的。这一概念在过去的试验中被重复演示。

但反物质与他们的物质伴侣不同,如果不考虑它们的反电荷和旋转状态,就很难做实验。假设这种物质的双子座在瞬间就是高质量粒子加速器。物理学家曾经设计出一个比两缝实验更复杂的模型来证明电子也是波。

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粒子、能量和物质的相互作用

所观察到的最小规模的物质粒子,以及能量与物质之间的相互作用的理论集合,称为标准模型。基本玻色子由夸克和轻子组成,提供了电磁、强核和弱核。虽然希格斯玻色子在2012年被发现,其他粒子的质量也得到了解释,但是它不能作为第四种基本力的引力解释。

来自瑞士和意大利的物理学家们研究了如何制造出可用于反物质双缝试验的低能量正电子束。然而,当物理学家要求正电子通过一系列更复杂的空隙时,正电子将以一种非单一粒子的方式落到探测器上,这只是我们所期望的波。

PaolaScampoli是米兰科技大学的物理学家,也是研究论文的共同作者。通过观测,物理学家通过证明量子力学(正电子)的起源,证明了正电子的变化。这为干涉量试验提供了一条新的途径。

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将来,在研究人员的努力下,他们将能够回答与更为复杂的奇异物质波动性质有关的问题,并且将这些结果用于探测极小的重力特性。要完全揭开宇宙反物质的奥秘,还有很长的一段路要走。我们可以预言,解决这一问题不仅对认识宇宙有重要意义,而且对物理学有着深远的影响。物理学家们有机会通过这些实验更深入地研究反物质行为。

结语:在人们的不断研究中,人们对于宇宙的了解也在不断地增加着,虽然现在的人们依然无法掌握宇宙的诸多秘密,但是人们对于宇宙也有了最基本的了解,人们的而坚持是取得成果的最重要的方法,坚持探索,宇宙或许不再神秘。