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| 探索反物质之谜 | |||||
作者：佚名 文章来源：易林 点击数： 更新时间：2006-2-26  |
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物质是由分子和原子组成，原子是由带负电的电子和带正电的原子核组成，如果由带正电的电子与带负电的原子核组成原子，那么就是反原子，由反原子就可组成反物质。物质和反物质相遇就会爆炸成光辐射（称为“湮灭”）。反物质是科幻的主要内容之一，不过现在这些科幻内容正在逐步变成现实。今年９月１８日，欧洲核子研究中心在英国《自然》上宣布已成功制造出约５万个反氢原子，这是人类首次在受控条件下大批量制造反物质。反物质再次成为人们关注的对象。 解释反物质 正电子发现后，科学家提出所有粒子都有其反粒子，如果说粒子组成了物质世界，那么反粒子就会组成反物质世界。为了探索反物质之谜，目前科学家开设了理论和实践两个战场。 在理论上，怎样理解物质和反物质，以及两者之间的关系是当今物理学界一项重大课题，它涉及宇宙诞生之谜。目前，世界公认的宇宙诞生理论大爆炸学说认为，我们现在的宇宙是从约１４０亿年前一个极小的点爆炸而来的，在那个点之外“没有时间、没有空间、没有能量、没有物质”，是一次偶然事件（量子涨落）使得那个点产生大爆炸，产生了大量的正能量和负能量，而总能量仍然为零。由于能量与物质可以相互转化，因而大量的能量转化成正物质和反物质。 要想在反物质乃至宇宙诞生的理论研究上取得突破需要新的科学思想指导。其实国内外一些专家已经认识到，大爆炸学说与中国古代思想家描述的宇宙诞生图像非常相似。有科学家形象地说，大爆炸学说的核心是“无中生有”、“宇宙是一顿免费午餐”。老子《道德经》中就说：“道生一，一生二，二生三，三生万物。”“有物混成，先天地生……吾不知其名，字之曰道。”老子认为宇宙是从“道”演化来的，而“道”就是“无”。 《易经》认为“太极”（又称为气，道或无），是世界的本源，世界是“无中生有”的。 寻找和制造反物质 为了进一步探索反物质之谜，科学家在实践上采取了两种途径，一是在自然界中寻找反物质，研究反物质的自然状态；二是在实验室中制造反物质，从更多的角度研究反物质。１９９７年４月，美国海军研究实验室、西北大学和加州大学伯克利分校等五个著名研究机构的天文学家宣布，他们利用先进的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。它喷射出的反物质在宇宙中形成了一个高达２９４０光年的“喷泉”。这是宇宙反物质研究领域的一个重大突破。 正反物质相遇可释放出巨大的能量和比普通可见光强２５万倍的伽马射线。银河系反物质“喷泉”是通过这一间接证据发现的，因而它对深入反物质的性质帮助不大。为了“面对面”地研究反物质，科学家想到了直接“捕捉”反物质。在地面，由于大气干扰，几乎不可能“捕捉”到反物质，因此科学家把目光投向了太空。 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。这一核心部分由中国科学家制造的仪器，是当代最先进的粒子物理传感仪，目的是去太空寻找反物质。阿尔法磁谱仪这次随“发现”号上天，尽管没有发现反物质，但采集存贮了大量数据。２００２年它将被送上国际空间站，进行长达３年的数据采集工作。它对反物质的探索，很可能带来一次科学突破。 １９９５年欧洲核子研究中心的科学家在世界上制成了第一批反物质——反氢原子，揭开了人类研制反物质的新篇章。１９９６年，美国费米国立加速器实验室成功制造了７个反氢原子。此后，在实验室中制造反物质的工作受到很多科学家的高度重视。 ２０００年８月１０日，欧洲核子研究中心宣布用于制造反物质的反质子减速器投入使用。 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９月１８日宣布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。总部设在瑞士名城日内瓦的欧洲核子中心的相关报告９月１８日由英国《自然》杂志在其网站发表。在本次试验中，科学家对粒子减速、进行“冷却”，最终成功制造出了大量的反氢原子。参与研究的科学家说，这是反物质研究的“一个重要里程碑”。 反物质的用途 科学家研究反物质有什么用呢？科学家目前可预测的一个可应用的特点是物质与反物质相遇会释放出所有的能量，能量释放率要远高于氢弹爆炸，因为后者只释放了物质内所蕴含能量的一小部分，携带反物质进行星际旅行，可以减少携带的燃料质量。不过，一项重大科学突破问世时，是很难估计它的应用前景的。曾有一位贵妇人质问电的发现者法拉弟：“电有什么用呢？”法拉弟巧妙地反问道：“新生的婴儿有什么用呢？”当１００多年前，汤姆森发现电子时，他不会想到这一突破会应用到我们现在的电视、手机、电脑中。２０世纪６０年代科学家发明激光器时也不会想到激光居然会应用到商店货物上的条形码、身份证上的防证标记、灯光闪烁的迪斯科舞厅中。回顾历史，我们可以断言，也许在不久的将来，反物质会给我们带来一个又一个惊喜。 |
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| 文章录入：admin 责任编辑：易林 | |||||
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