反物質(zhì)是什么？

反物質(zhì)是物質(zhì)的鏡像。物質(zhì)由原子組成,原子又由質(zhì)子、中子和電子組成。質(zhì)子帶正電,電子帶...通常物質(zhì)中沒有發(fā)現(xiàn)過反物質(zhì),即使在實(shí)驗(yàn)條件下,反質(zhì)子也一瞬即逝。

當(dāng)你照鏡子時(shí)，看一看在鏡子中的那個(gè)你，如果那個(gè)鏡子里的家伙真的存在，并出現(xiàn)在你的面前，會(huì)怎么樣呢？

科學(xué)家們已經(jīng)考慮過這個(gè)問題，他們把鏡子中的那個(gè)你叫做“反你”。他們甚至想象很遠(yuǎn)的地方有一個(gè)和我們現(xiàn)在的世界很象的世界，或者說是我們的世界在鏡子里的像。它將是一個(gè)由反恒星、反房子、反食物等所有的反物質(zhì)構(gòu)成的反世界。但是反物質(zhì)是什么，這一切又可能是真實(shí)的嗎？

對(duì)于“反物質(zhì)是什么”這個(gè)問題，并沒有惡作劇的意味。反物質(zhì)正如你所想象的樣子——是一般物質(zhì)的對(duì)立面，而一般物質(zhì)就是構(gòu)成宇宙的主要部分。直到最近，宇宙中反物質(zhì)的存在還被認(rèn)為是理論上的。在1928年，英國(guó)物理學(xué)家PaulA.M.Dirac修改了愛因斯坦著名的質(zhì)能方程（E=mc2）。Dirac說愛因斯坦在質(zhì)能方程中并沒有考慮“m”——質(zhì)量——除了正的屬性外還有負(fù)屬性。Dirac的方程（E=+或者-mc2）允許宇宙中存在反粒子。而且科學(xué)家們也已經(jīng)證明了幾種反粒子的存在。這些反粒子，顧名思義，是一般物質(zhì)的鏡像。每種反粒子和與它相應(yīng)的粒子有相同的質(zhì)量，但是電荷相反。以下是20世紀(jì)發(fā)現(xiàn)的一些反粒子。

正電子——帶有一個(gè)負(fù)電荷而不是帶有一個(gè)正電荷的電子。由CarlAnderson在1932年發(fā)現(xiàn)，正電子是反物質(zhì)存在的第一個(gè)證據(jù)。 反核子——帶有一個(gè)負(fù)電荷而不是通常帶有一個(gè)正電荷的核子。由研究者們?cè)?955年的伯克利質(zhì)子加速器上產(chǎn)生了一個(gè)反質(zhì)子。

反原子——正電子和反質(zhì)子組合在一起，由CERN的科學(xué)家制造出第一個(gè)反質(zhì)子（CERN是歐洲核子研究中心的簡(jiǎn)稱）。共制造了九個(gè)反氫原子，每一個(gè)的生命只有40納秒。到1998年CERN的研究者把反氫原子的產(chǎn)量增加到了每小時(shí)2000個(gè)。當(dāng)反物質(zhì)和物質(zhì)相遇的時(shí)候，這些等價(jià)但是相反的粒子碰撞產(chǎn)生爆炸，放射出純的射線，這些射線以光速穿過爆炸點(diǎn)。這些產(chǎn)生爆炸的粒子被完全消滅，只留下其它亞原子粒子。物質(zhì)和反物質(zhì)相遇所產(chǎn)生的爆炸把兩種粒子的質(zhì)量轉(zhuǎn)換成能量?？茖W(xué)家們相信這種方法產(chǎn)生的能量比任何其它推進(jìn)方法產(chǎn)生的能量強(qiáng)的多。 所以，為什么我們不能建一個(gè)物質(zhì)——反物質(zhì)反應(yīng)機(jī)呢？建造反物質(zhì)推進(jìn)機(jī)的困難之處在于宇宙中反物質(zhì)的缺乏。如果宇宙中存在相等數(shù)量的物質(zhì)和反物質(zhì)，我們將可能看到圍繞我們的這些反應(yīng)。既然我們的周圍并不存在反物質(zhì)，我們也不會(huì)看到物質(zhì)和反物質(zhì)碰撞所產(chǎn)生的光。

在大爆炸產(chǎn)生時(shí)粒子數(shù)超過反粒子數(shù)是可能的。如上所述，粒子和反粒子的碰撞把兩者都破壞掉了。并且因?yàn)殚_始的時(shí)候有更多的粒子存在，所以現(xiàn)在的粒子是所有留下來的那些。今天在我們的宇宙中可能已經(jīng)沒有留下任何天然的反粒子。但是，在1977年科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)在銀河系中心附近有一個(gè)可能的反物質(zhì)源。如果那個(gè)地方真的存在，也意味著存在天然的反物質(zhì)，所以我們將不再需要制造反物質(zhì)。

但是目前，我們將不得不創(chuàng)造我們自己的反物質(zhì)。幸運(yùn)的是，通過使用高能粒子對(duì)撞機(jī)（也叫做離子加速器）這種技術(shù)制造反物質(zhì)是可行的。離子加速器，象CERN，是沿很強(qiáng)的環(huán)繞的超磁場(chǎng)排列的一些巨大的隧道，超磁場(chǎng)可以使原子以接近光速的速度推進(jìn)。當(dāng)原子通過加速器出來時(shí)，它轟擊目標(biāo)，創(chuàng)造出粒子。這些粒子中的一些就是用磁場(chǎng)分離的反粒子。這些高能離子加速器每年只能產(chǎn)生幾個(gè)毫微克的反核子。一毫微克是一克的十億分之一。所有一年之內(nèi)在CERN產(chǎn)生的反核子只夠一個(gè)100瓦的電燈泡亮3秒鐘。如果要用反核子進(jìn)行星際旅行將需要消耗幾噸才能實(shí)現(xiàn)。

我們現(xiàn)在都是正物質(zhì)，如果存在一種物質(zhì)，與我們正相反，就叫反物質(zhì)。反物質(zhì)與正物質(zhì)可以發(fā)生 ?滅，可以產(chǎn)生極大能量，能量服從質(zhì)能轉(zhuǎn)換方程E=mc2