什么是反物质(反物质的力量)

虽然听起来像科幻小说，但反物质确实存在于我们的日常生活中。它广泛应用于现代医学领域。你厨房里的香蕉也能产生反物质。(我们稍后会再次提到这一点。)

反物质是物理学中最大的谜团之一。当一个反物质粒子遇到与之相对的正常物质的粒子时，就会“同归于尽”，爆发出巨大的能量。在BIGBANG的时候，正常物质(也就是像你我这样构成世界万物的东西)和反物质应该是等量创造的。按照这个思路，我们不禁要问:既然如此，正常的物质和反物质不应该正好互相抵消吗？那么就只剩下一个宇宙了，充满了正负物质毁灭产生的能量尾流。

什么是反物质？

物质由原子组成。从原子图中我们可以看到，一个原子由一个原子核和一些围绕原子核旋转的电子组成，原子核中还有更小的粒子——质子和中子。无论是氢、碳、氧还是其他物质，原子的类型都是由原子核中的质子数决定的。(氢有一个质子，碳有六个质子，氧有八个质子。)质子带正电。在正常状态下，一个原子的电子数和质子数是一样的，因为它需要电子的负电荷来平衡，这样原子才能保持中性。至于中子，顾名思义，是中性的。

因此，比原子小的粒子——组成原子的质子、中子和电子——可以带电，并且可以高速旋转。高速旋转可以反映粒子的角动量，这与其旋转的速度和方向有关。

现在我们普遍认为，组成物质的每一个粒子都有一个与之相关的反物质粒子，除了电荷和旋转特性相反之外，完全相同。对于电子来说，反物质粒子是一个正电子，它的质量与电子相同，但带正电，并以与电子相反的方向旋转。物理学家保罗·狄拉克在1928年首次提出反物质的存在。不久，卡尔·安德森在1932年发现了正电子。因为他们的研究成果在物理学领域取得了重大突破，两人都获得了诺贝尔物理学奖。

虽然理论上认为BIGBANG产生了大量的反物质，但是和正常物质相比，我们现在能看到的反物质非常少。反物质电子或正电子被用来在医学图像中呈现清晰的人体。你做过PET扫描吗？“PET”中的“p”代表正电子。

你厨房里的香蕉也能产生正电子。你可能听说过香蕉富含钾。钾原子的原子核中有19个质子。各种不同中子数的钾元素统称为钾的同位素。虽然质子数相同，但稳定性却大不相同。香蕉中的钾通常是钾-40。钾-40有21个中子，偶尔会衰变为氩(原子核中有18个质子)。在这个过程中，它每75分钟释放一个正电子。听起来有点吓人，但请记住反物质正电子很快就会消失。我们也有这种同位素，它可以在我们体内自动产生微量反物质。

如何才能研究反物质？

为了研究反物质以确定其用途，并最终解释为什么我们的宇宙中有剩余的正物质可以使人类存在，粒子物理学家可以通过粒子加速器中的反应产生某些反物质，例如埋在距离地表约100米的法国-瑞士边界的大型强子对撞机。

反物质粒子是在高速碰撞中产生的，但是为了更好地观察它们，物理学家必须使用一种叫做反质子延迟器的装置来减缓它们的速度。

欧洲核子研究中心(CERN)和大型强子对撞机所在的研究所将会有许多反物质相关的实验。粒子物理学家调查研究反质子对生物的影响:我们能用反物质对抗肿瘤吗？反氢原子遇到氢原子是如何反应的？引力对反物质的影响会和正常物质一样吗...对于反物质研究，CERN提供了清晰的历史时间线，感兴趣的可以浏览。

我们能建造反物质宇宙飞船吗？

《星际迷航》的粉丝可能会认为，“企业号”飞船利用正负物质碰撞产生的能量，以超光速推进自身。在现实中，一些团队正在研究这种动力能否实现，比如由前NASA物理学家发起的Tau Zero基金会。在那种情况下，星际旅行是可能的。

然而，一个巨大的障碍是成本。早在1999年，美国宇航局估计每克生产反氢的成本约为62.5万亿美元。欧洲核子研究中心已经提供了数亿瑞士法郎，只为了通过实验生产十亿分之一克的反氢。

至于为什么我们会继续存在，为什么我们没有在正负物质的激烈碰撞中被毁灭，到目前为止最好的解释是，宇宙开始时产生的每十亿对正负物质都携带一个额外的正常物质粒子，这个粒子充满了宇宙，然后我们就拥有了现在所知道的一切。然而，为什么最初的不对称仍然是一个谜。

参考数据

1.WJ百科全书

2.天文术语

3.quickanddirtytips-鸨

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