反物質從科幻走向現實它或是破解謎題的關鍵

_原題為:反物質從科幻走向現實 它或是破解謎題的關鍵反物質和正物質的質量和電荷數是一樣的,但電荷的符號不一樣,是相反的 。通常,原子核帶正電,電子帶負電 。反物質則是正常物質的鏡像,它們擁有帶正電荷的電子和帶負電荷的原子核 。
多年來,科學家渴望能夠在宇宙中找到反物質的蛛絲馬跡 。近日,據媒體報道,根據國際空間站上攜帶的阿爾法磁譜儀粒子探測器收集到的數據,科學家推測宇宙中的反物質可能比我們認為的要更多 。此前,就有一些科學家認為,反物質可能以反物質恒星的形式存在于宇宙之中 。
什么是反物質?反物質和物質是彼此的鏡像嗎?反物質恒星真的存在嗎?帶著這些問題,采訪人員采訪了相關專家 。
反物質從科幻走向現實
科學作家戈登?弗雷澤在《反物質:世界的終極鏡像》一書中寫道:“反物質對星際迷航中‘企業號’的運行是決定性的,要是沒有反物質,就沒有星際迷航 。”此言不虛,在電影《星際迷航》中,反物質是星際旅行的基礎,“企業號”飛船正是以正反物質湮滅產生的強大能量作為推力,實現超光速飛行 。
而在小說家丹?布朗的小說《天使與魔鬼》中,歐洲核子研究中心(CERN)的科學家在實驗室中制造出了反物質,僅需0.25克的反物質就足以在頃刻間毀掉梵蒂岡 。
反物質不僅存在于電影情節和文學創作中,還是科學研究的重要方向之一 。中國科學院高能物理研究所研究員李祖豪認為,要認識反物質,便繞不開這幾個名字:
1928年,“反物質之父”保羅?狄拉克寫下了一個用來描述電子的方程,這個方程也就是后來大名鼎鼎的“狄拉克方程”,它使年僅26歲的狄拉克在科學界一舉成名 。狄拉克方程在理論上預言了反物質的存在――一個電子必須有一個等量但帶著相反電荷的對應粒子 。狄拉克將這些新粒子稱為“反粒子” 。
1929―1930年,我國物理學家趙忠堯在實驗中觀測到了“反電子”存在的痕跡,其論文為研究“正―負”電子對的產生提供了證據,在反物質的研究中,留下了中國科學家的“足跡” 。
讓反粒子從理論走進現實的是美國物理學家安德森 。1932年,安德森宣布在宇宙線中發現了“反電子”,證實了反粒子的存在 。1936年,年僅31歲的安德森憑借這一發現和科學家赫斯分享了諾貝爾物理學獎 。
1955年,張伯倫和塞格雷等科學家利用高能質子同步穩相加速器成功“捕捉”到了反質子,二人在1959年分享了諾貝爾物理學獎 。隨后,科學家們陸續制造出了反中子和反氘核等反粒子 。
1995年,歐洲核子研究中心的物理學家奧爾勒特帶領團隊進行了第三次制造反物質原子的實驗,在為期3周的反質子與氙原子的碰撞實驗中,一共產生了9個反氫原子,其平均存活時間為一億分之四秒,以接近光速行駛了十幾米,然后就與正物質發生湮滅 。這意味著,在實驗室成功制造出了排名批反物質原子――反氫原子 。
實驗室成功制造出了反物質 。那么,宇宙中的反物質棲身何處呢?
1997年,美國天文學家宣布,他們利用康普頓伽馬射線天文臺,發現在銀河系上方約3500光年處有一個不斷噴射反物質的反物質源(銀心反物質噴泉) 。后來的研究顯示,銀河系中心確有大量不明來源的反物質,但并非以“噴泉”的形式存在 。
2011年,阿爾法磁譜儀粒子探測器升空 。目前科學家已通過這一設備觀測到反氦四候選事例 。“反氦四是反氦原子核,被認為不太可能由宇宙線碰撞產生 ?!崩钭婧澜忉尩?,“所以,如果能證實宇宙線中存在反氦四原子核,將是反物質天體存在的有力證據 ?!?/p>