近日欧洲捕捉到反物质可是个大话题

来源:百度文库 编辑:超级军网 时间:2024/04/27 14:12:35


近日欧洲捕捉到的反物质可是个大话题,没人关注??本版居然没人关注~高端科技大都和军事密切相关的啊!!!
下一场革命的的星星之火已经出现,不知道我国在这方面的研究在什么水平?
期待啊,反物质飞行器,反物质武器。。。。。

想起了科学巨匠。。。
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历史
1927年12月,英国物理学家保罗·狄拉克提出了电子的相对论方程式,即狄拉克方程。有趣的是,等式中发现除了一般正能量之外的负能量结果。这显示出一个问题,当电子趋向于朝着最低可能的能阶跃迁时;负无限大的能量是毫无意义的。但为了要弥补这条件,狄拉克提出真空状态中是充满了负能量电子的“海”,称作狄拉克之海。任何真实的电子因此会填补这些海中具有正能量的部分。

衍伸这个想法,狄拉克发现海中的这些“洞”则具有正电荷。起初他认为这是质子,但Hermann Weyl指出这些洞应该是具有和电子相同的质量。1932年由美国物理学家卡尔·安德森在实验中证实了正电子的存在。在此期间,反物质有时也常被称作“反地物质”。

反质子、反中子和反电子如果像质子、中子、电子那样结合起来就形成了反原子。

反物质和物质一旦相遇,就相互吸引、碰撞而100%转化为光并释放出的巨大的能量,这个过程叫做湮灭。湮灭过程会释放出正、反物质中蕴涵的所有静质量能,根据爱因斯坦著名的质能关系式——E=mc²,一种在科学界受到普遍认同的理论认为,宇宙大爆炸早期曾产生了数量相当的物质和反物质,随后发生的物质和反物质的湮灭消耗掉了绝大部分的正、反物质,遗留下的少部分正物质构成了现如今的物质世界。理论上宇宙大爆炸时所产生的粒子与反粒子应该数量相同,但是为什么现今所遗留下来的绝大多数都是正粒子,这即所谓的“正反物质对称性破坏”(对称破缺),虽然在几个粒子对撞试验中,都发现了正粒子与反粒子的衰变略有不同,及所谓的电荷宇称不守恒(CP破坏),但在数量上仍不足以解释为何现今反物质消失的问题,这在粒子物理学上仍是一大未解决的问题。

尽管在人们已经在实验室中制造出了为数众多的反原子,然而目前在自然界中尚没有发现反物质。一种观点认为即使自然界中存在反物质,它也很快会和正物质发生湮灭。


时间表
1995年欧洲核子研究中心的科学家在实验室中制造出了世界上第一批反物质--反氢原子。1996年,美国的费米国立加速器实验室成功制造出7个反氢原子。

1997年4月,美国天文学家宣布他们利用伽马射线探测卫星发现,在银河系上方约3500光年处有一个不断喷射反物质的反物质源,它喷射出的反物质形成了一个高达2940光年的“反物质喷泉”。

1998年6月2日,美国发现号航天飞机携带阿尔法磁谱仪发射升空。阿尔法磁谱仪是专门设计用来寻找宇宙中的反物质的仪器。然而这次飞行并没有发现反物质,但采集了大量富有价值的数据。

2000年9月18日,欧洲核子研究中心宣布他们已经成功制造出约5万个低能状态的反氢原子,这是人类首次在实验室条件下制造出大批量的反物质。


应用
因为物质与反物质的湮灭时质量可完全转换成能量,带来最大的能源效率,且单位产量是核能的千百倍或常规燃料的亿兆倍,所以一直有人研究其作为新能源的可行性,主要用于在太空很难补给燃料的航天用,甚至作为反物质武器。但是由于目前人为制造反物质的方式,是由加速粒子打击固定靶产生反粒子,再减速合成的。此过程所需要的能量远大于湮灭作用所放出的能量,且生成反物质的速率极低,因此尚不具有经济价值。此外,不带电的反物质无法以磁场束缚,保存上也是一大问题。
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欧洲“捕获”反物质使高能物理研究获重大进展2010年11月19日 08:53新华国际【大 中 小】 【打印】 共有评论0条
0.17秒……

这段时间太短,这段时间又很长。

欧洲核子研究中心(CERN)的科学家17日在《自然》杂志上说,他们使一些反氢原子存在了“较长时间”,虽然只有0.17秒,却比以往成绩高出几十倍,并再现了这个实验38次,这等于真正捕捉到了它。

对于稍纵即逝的反氢原子,0.17秒已经足够用于对它进行较深入的分析。

对反物质真正的“长时间”观察,将促进对宇宙本质的理解。可以说,反物质的创造与捕捉已成为全球各大高能物理实验中心竞争的标志性课题。“抓住”反物质,当然是全球重大科研进展。

世上还有反物质

人类寻找宇宙基本结构的科学探索已经进行了数千年,从古人认为世界由水、气、土、火组成到发现百余种化学元素、再到发现原子核、夸克等等,对宇宙基本物质的探求从未停止过。按照现在的“宇宙大爆炸”理论,宇宙是由物质和反物质组成的。

科学家本次“长时间捕捉”到的反氢原子,是一种与氢原子成镜像关系的反物质,这种物质曾在科幻影片《星际迷航》中,被描述为太空船提供动力。然而现实中,人们对它的真正了解十分有限,因为它实在难以寻找。也正因此,它又是高能物理界炙手可热的研究课题。

我们已知世界都是由正物质构成,它由原子组成,原子由带正电的质子和带负电的电子以及中性的中子组成。与此相反,由带负电的质子和带正电的电子组成的物质就是反物质。正物质和反物质相遇会产生爆炸,释放出大量能量。根据目前的大爆炸假说,我们的宇宙是在约140亿年前由一个非常小的点爆炸而成。大爆炸时,宇宙在产生正物质的同时,也产生了反物质。两者数量大体相当,正物质多了一点点。

那么,为什么我们现在找不到反物质呢?科学家推测,一种可能性是反物质存在于宇宙的另外一部分。那里的一切是由反物质组成的,由于反物质发射出的可见光和其他电磁波与正物质发出的没有什么区别,因此即使我们用天文望远镜看到它们,也无法断定它们是反物质。另一种可能性是,宇宙诞生之初,正物质和反物质相遇相互毁灭后,多出的那一点点正物质构成了我们的星系、恒星、行星和包括人类在内的各种生物,我们找不到反物质的原因是反物质都消失了。

不容易找到反物质,如何研究它?人们于是就想出了两种办法,一种就是在地球上,我们自己制造反物质。另一种,就是利用精密仪器,在宇宙中搜寻反物质。欧洲核子研究中心使用的是前一种思路,而著名华裔科学家丁肇中,采用后一种办法,其团队设计的“阿尔法磁谱仪2”号将于几个月后发射 ,寻找“流窜”在太空的反物质。目前,人为制造反物质的技术正越来越成熟。

本次成功“捕捉”反氢原子后,通过比较反物质和正物质,科学家们就可以测试粒子物理学“标准模型”中最核心的基本对称理论,从而深刻理解宇宙本质。

捕捉反物质三部曲

制造反物质“这就像在鼓风炉中制造一片雪花一样困难。”美国费米实验室物理学家查尔斯·芒格曾这样说。

之所以说本次科学家制造并捕捉到反物质,是重大科学发现,正是因为反物质向来极其难以制造,难以捕捉,难以琢磨。

反物质的观点是1928年由著名物理学家保罗·狄拉克提出的,保罗·狄拉克因此而获得1933年诺贝尔物理学奖。反物质是指由反粒子组成的物质,所有的粒子都有反粒子,正、反物质一旦相遇,即会相互湮灭,变成能量。在地球,由于大气层对宇宙射线的吸收等各种因素,反物质更加难以找到。

科学界于是在捕捉反物质方面发展出了三部曲,一,人为制造反物质;二,批量制造反物质;三,制造可以长时间存在的反物质,由此掌握捕捉它的技术。

1995年,欧洲核子研究中心宣布,用对撞机首次制出“反氢原子”,但它们的存在时间非常短,在几个微秒内就与周围环境中的正氢原子相碰并湮灭,难以进行深入研究。

1996年,美国费米实验室宣布说,物理学家用世界上功率最强大的粒子对撞机创造了一些反氢原子,由此证明大量产生这种奇异的反物质原子是非常可能的。 不过,当时还没有批量制造出反氢原子。

2002年,在世界各地9个研究所、39名科学家的通力合作下,欧洲核子研究中心近日已成功制造出约5万个低能量状态的反氢原子,这是人类首次在受控条件下大批量制造反物质。 但它们只能存在几个毫秒(千分之一秒)。如何让它们存在时间长一点仍是难题。

欧洲核子研究中心介绍说,这次之所以能够将反氢原子捕获长达0.17秒,要归功于一种特殊的磁场。在实验室中,反氢原子是在真空环境里制造出来的,正常情况下瞬间就会与正物质发生湮灭并消失。而这个强大而复杂的磁场会像陷阱一样“拖延时间”,使反氢原子与正物质的接触稍作延缓。

实验显示,利用这种磁场,可以将“牵制”反氢原子的时间延长到十分之一秒的量级,这对于观察研究反氢原子来说已经“足够长”。最终,欧洲核子研究中心在制造出的数以千计的反氢原子中,成功地使其中的38个存在了大约0.17秒。

反物质研究进入“快车道”

宇宙中正反物质不对称,被认为是21世纪100个交叉科学难题之一。

因此,捕捉到反物质并进行“长时间”研究,这一成果意义非常大。科学家接下来要做的,或许就是发挥想象力和创造力,极尽研究反物质之所能。

科学家们研究反物质,之所以选择氢原子入手,是因为氢原子只包含一个质子和一个电子,是最简单的原子,因此被看做是物理学领域最佳的研究对象。

比如,如果发现反氢原子与氢原子在物理规律上并不完全对等,将给物理学和宇宙学的一些基础问题带来非常重要的新启发。例如宇宙大爆炸理论认为,宇宙诞生时,从虚无中产生了相等数量的物质和反物质。但人们观察到的宇宙中,物质显然占绝对的主导地位。对反氢原子的研究,可能有助于解开这个疑点。

欧洲核子研究中心称,反物质就像是“宇宙的镜子”。科学家们早就开始种种尝试寻找反物质,以期比较反物质和正物质的区别,解开反物质之谜,进而更好地理解宇宙的诞生和演化。

刊登这一研究成果的英国《自然》杂志称,成功“捕捉”反氢原子后,通过比较反物质和正物质,科学家们就可以测试粒子物理学“标准模型”中最核心的基本对称理论。(记者 杨骏)

源地址:http://news.ifeng.com/world/detail_2010_11/19/3163490_0.shtml
反物质可制成武器威力远超核弹..
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反物质炸弹即将诞生!
激光制导炸弹 发表于 2010-11-20 21:20
星际传奇  。。。。
人类掌握反物质技术那天就是人类玩转星际旅行的开端,不过反物质只是一个能源上边的解决方案,还有待诸如生命支持系统、材料等方面技术的突破。。。。。
反物质的研究,有助于时空穿越~
反物质炸弹,将来星际战争用来毁灭整个星球不可缺少的大杀器啊
如何保存反物质?总不能用物质做成的容器吧?
风♂心灵の息 发表于 2010-11-20 21:26

反物质战争已经不是地球内部战争用的东东了,那是星际战争才能用的武器啊,搞不好,地球都不见了~
玩不起啊~
shiqu 发表于 2010-11-20 21:55


我说的就是星际战争啊,一个族群的生物控制N个星球,一个星球也就相当于现在的一个城市。
不是首先捕捉到反物质,很早以前就捕捉了。这次最大的意义是让30多个反氢原子存在了0.17秒,这是一个创纪录的长时间。
生化危机现实版??
回复 10# sniper901


    会不会靠磁性约束。。
个人认为 反物质用于能源代替是不太可能实现的
还不如发掘核能潜力


这个是个大的话题,但是反物质本身是个猜想,也是先计算出来然后才“观察”到的。问题是,这次欧洲人搞到的到底是不是反物质?而且到底这个反物质是个什么?是不是原先预测的那个反物质?现在都不好说。引发技术革命啥的还是等等先。10多年前中美欧合作发射的阿尔法磁谱仪,就是上去捕捉反粒子的,后来也不知道有啥结果。

这个是个大的话题,但是反物质本身是个猜想,也是先计算出来然后才“观察”到的。问题是,这次欧洲人搞到的到底是不是反物质?而且到底这个反物质是个什么?是不是原先预测的那个反物质?现在都不好说。引发技术革命啥的还是等等先。10多年前中美欧合作发射的阿尔法磁谱仪,就是上去捕捉反粒子的,后来也不知道有啥结果。
传说中的歼星舰要出现了?
现在的人类技术想谈驾驭反物质,太不够了
回复 17# sbs387

阿尔法磁谱仪的任务在于探查宇宙中是不是存在反物质或者是暗物质,和捕捉反物质大概有4.2光年那么远的距离;P
sniper901 发表于 2010-11-20 21:53


    磁力容器保存。
反物质总感觉离我们太遥远,要进入实际应用不知道还要等几百年。
回复 16# 冰特凉


    200年前的人能想象核能吗?

  不能。

  同理对于人类以后用什么来星际航行谁都说不准。
如果反物质是制造出来的,那么它作为能源替代的意义也就不存在了,因为制造它的能量比它所能释放的能量还要大。
看起来不错
;P
一招在手,宇宙我有?
还早还早
前面也提到了,除非能采集到反物质,不然它不能作为能源。
云深 发表于 2010-11-21 12:49
本质上阿尔法磁谱仪的探测原理和这次欧洲所谓捕捉反物质的原理是一样的,都是通过特殊的高能磁铁形成磁场,只不过阿尔法磁谱仪是记录磁场扰动来探测是不是存在反粒子,而欧洲这次是用磁场来衰减反粒子的湮灭过程。但是之所以阿尔法能探测到磁场扰动,也是因为反粒子在其范围内湮灭了。所以他们的距离也许不到一光年,而不是你所谓的4.2光年那么远