宇宙在反物質消失時是什麼樣的,宇宙反物質是什麼時候被發現的?

時間 2022-02-25 16:00:05

1樓:ang伈

這個問題應該要等更多的天文學家或者科學家來為我們做出一定的解釋,因為這些都是通過他們的一些計算呀或者一些經驗的。

2樓:小山村情懷

宇宙在反物質消失時我認為或許不存在,或者宇宙重新來一次大**,重新物質進行重組和佈局。反物質和物質其實是不能消失的,反物質和物質一樣是記過存在的,只是我們的研究起步晚,認識不足,

3樓:時光匆匆

宇宙在反物質消失的時候,估計其他的物質也不能倖免,所以一榮俱榮一損俱損的道理,所以反物質的消失,肯定有重大的影響。

4樓:阿寶值班

反物質的消失不是憑空消失,而是在受到外力的作用時,轉化為更加適應現在環境的物質,也是現在環境最需要的物質,也可以說是物質更替。

5樓:冷侃娛文

宇宙的反物質消失的時候,就意味著物質也會逐漸的消失,因為事情總是矛盾對立統一體,一個方面消失了那就意味著另一個方面也消失了。

宇宙反物質是什麼時候被發現的?

6樓:廣西師範大學出版社

我們的這個世界是由物質組成的,而物質則又是由原子、分子等微觀粒子所構成的。但是反物質卻是相反的,它是由原子、分子的反粒子,也就是反原子和反分子所構成。所以,這裡所謂的反物質指的就是具有和物質完全相反的性質。

反物質,這個定義被提出已經很久,不過這首先要從正電子的預言和發現說起。最早在2023年的時候,英國物理學家狄拉克在試圖把20世紀最重要的原理——相對論和量子力學結合起來的實踐中發現了這一現象,並且預言了正電子的存在。而所有這一切都是由狄拉克所建立的相對論波動方程中得出負能量值的解引起的。

在對這個方程求解的過程中,狄拉克一共得出了4個描述電子內部狀態的解,用來說明電子應當具有4個內部狀態。其中兩個狀態能夠用電子的自旋及自身磁矩的存在加以解釋;不過對於方程的另兩個附加解的求解過程中得到的負能量值的解得出了奇怪的結論。

由上述可知,假如一個電子真的可以存在於負能狀態,那麼,它就不可能因為和其他粒子相碰撞而慢慢減速並最終停停止,而是越加速越快,直到它的速度達到光速。不過,從相對論方程的分析中能夠清晰地知道,這種性質是實現不了的。

宇宙反物質之謎是什麼?

7樓:易書科技

眾所周知,實際是由於物質構成的,而物質是由原子構成的,原子核位於原子的中心。原子核由質子和中子組成,帶負電荷的電子圍繞原子核旋轉。原子核裡的質子帶正電荷,電子與質子所攜帶的電量相等,但一正一負。

質子的質量是電子質量的1840倍,這讓它們在質量上形成了強烈的不對稱性。這引起了科學家的關注,因此一些科學家在20世紀初就認為二者相差懸殊,因而應存在另外一種電量相當而符號相反的粒子,如存在一個同質子質量相等但攜帶負電荷的粒子和另一個同電子質量相等但攜帶正電荷的粒子,而這就是「反物質」概念的最初觀點。

2023年,英國青年物理學家狄拉克根據狹義相對論和量子力學原理,提出一個設想:在自然界中,存在著帶負電的電子,同時還存在著一種與電子一樣但能量與電荷都為正的正電子,這種電子可稱為電子的「反粒子」。他認為,物質和反物質一旦相遇,就會互相吸引,併發生碰撞而「湮滅」,各自的質量也消失,並能釋放出大量的能量,這些能量以伽瑪射線的形式出現。

在我們周圍的物質世界中,之所以沒有天然的反物質存在,原因也就在於此。

狄拉克的這一設想在科學界產生了很大的震動,科學家們認為這種設想極有道理,因而他們極力尋找和製造反物質。

2023年,美國物理學家安德森研究了一種來自遙遠太空的宇宙射線。在研究過程中,他意外地發現了一種粒子,這種粒子的質量和電量都與電子完全相同,唯一不同的是在磁場中彎曲時其方向與電子相反,也就是說它是正電子。這一發現論證了狄拉克的設想,並極大地激發了人們的研究熱情。

2023年,美國的錢伯林和西格雷兩位科學家利用高能質子同步加速器發現了反質子。2023年,西格雷等人又觀察到了反中子。

2023年8月,歐洲的一些物理學家成功地分離了300個反質子達85小時,併成功地儲存了這些反質子。2023年,美國科學家也進行了一個實驗,把一個有60層樓高的巨大氦氣球放到高空,氣球在離地面35千米的高度上飛行了8個小時,捕獲了28個反質子。

關於反質子的發現層出不窮,這些發現不斷激發著人們的熱情。反中子和中子一樣,都不帶電,但它們在磁性上存在差別。中子具有磁性且不斷旋轉,反中子也不斷旋轉,但其旋轉方向與中子恰恰相反。

按照這個線索,物理學家們繼續尋找下去,結果發現了一大群新奇的粒子。到目前為止,已經發現了300多種基本粒子,這些基本粒子都是正反成對存在的。也就是說,任何粒子都可能存在著反粒子。

這樣,用人工的方法把反質子、反中子和正電子組成反物質原子這一設想在理論上就是成立的。

2023年1月,歐洲核研究中心宣告德國物理學家奧勒特等利用該中心的裝置合成得到第一類人工製造的反原子,即11個反氫原子。由於這一科研成果意義重大,歐洲核研究中心專門開會慶祝反原子的人工合成。物理學家們預言,技術上進一步的改進將會使大量生產反物質原子的設想成為可能。

對於反物質在自然界中究竟有沒有的問題,大家觀點各異。從前的理論認為,在宇宙中,正物質和反物質是對稱的、同樣多的。雖然反物質在地球上只能出現在實驗室裡,且時間短暫,但在茫茫宇宙中的某些部分卻有可能存在一些星系,而這些星系就由反物質構成。

相反,正物質卻很少在那些星體上存在。物質與反物質在電磁性質上相反,其他方面均相同,那麼在宇宙總磁場影響下,它們會各自向宇宙相反方向集中,分別形成星系與反星系。

根據這種觀點,我們的宇宙應該分為兩部分——正物質和反物質。不過,至今我們也沒有獲得關於反星系分佈的直接證據,因為由反物質組成的星系與正物質組成的星系發出的光譜完全相同,依靠我們今天的天文觀測手段根本無法區分。

雖然理論上認為宇宙中應該還存在一個反物質世界,但事實並不這麼簡單,因為自然的反粒子和反物質在地球上是不存在的。科學家們研究發現,核反應中產生的反粒子被大量正常粒子包圍,所以產生出來沒多久就會和相應的正常粒子結合,兩者結合後反粒子就消失了,轉化成了高能量的光子輻射。可人們至今也沒發現這種光子輻射。

在我們的地球上,更是很難找到反物質,因為普通物質無處不在,而反物質一旦遇到它就會湮滅。事實上,反物質仍能以自然形態存在於地球以外的宇宙中,但因為它發出的光與物質發出的光一樣,所以我們無法從恆星發出的光來判斷它是物質還是反物質。因此科學家推斷,由反物質構成的恆星很可能存在於宇宙中,或在距其他星球足夠遠的孤立空間中,甚至在銀河系中。

自然界是有對稱性的,所以其中也一代同時存在著由物質組成的星體和由反物質組成的星體。當然,物質和反物質不可能同處在一個星體中,因為二者碰到一起就要湮滅。

因此,宇宙中到底有沒有反物質,還有待於科學技術的進一步發展去證實。儘管至今我們仍不能確定宇宙中是否有反物質,但也不能過早予以否定。因為距離我們100多億光年的天體是人類已觀測到的最遙遠的天體,但這並不是宇宙的邊緣,也許在更遙遠的太空中會有反物質存在,也可能確實有反物質存在於我們已經觀測到的宇宙中,只是由於某種原因使我們無法看到這些反物質罷了。

什麼是宇宙反物質?

8樓:廣西師範大學出版社

大家都知道,我們的這個世界是由物質組成的,而物質則又是由原子、分子等微觀粒子所構成的。但是反物質卻是相反的,它是由原子、分子的反粒子,也就是反原子和反分子所構成。所以,這裡所謂的反物質指的就是具有和物質完全相反的性質。

反物質,這個定義被提出已經很久,不過這首先要從正電子的預言和發現說起。最早在2023年的時候,英國物理學家狄拉克在試圖把20世紀最重要的原理——相對論和量子力學結合起來的實踐中發現了這一現象,並且預言了正電子的存在。而所有這一切都是由狄拉克所建立的相對論波動方程中得出負能量值的解引起的。

在對這個方程求解的過程中,狄拉克一共得出了4個描述電子內部狀態的解,用來說明電子應當具有4個內部狀態。其中兩個狀態能夠用電子的自旋及自身磁矩的存在加以解釋;不過對於方程的另兩個附加解的求解過程中得到的負能量值的解得出了奇怪的結論。

由上述可知,假如一個電子真的可以存在於負能狀態,那麼,它就不可能因為和其他粒子相碰撞而慢慢減速並最終停停止,而是越加速越快,直到它的速度達到光速。不過,從相對論方程的分析中能夠清晰地知道,這種性質是實現不了的。所以,狄拉克提出了他非常著名的那個假設。

他做出的假設是這樣的:我們日常所說的真空,事實上並非是真空的,而是所有負能級上都有兩個電子的一種系統,因此,真空中是可以有無窮數目的電子,而且全部負能級都被電子佔滿了。按照泡利汀容原理,電子不可能跳躍到某個已被佔滿的負能級,因此它不得不留在正能級區聽之任之一個能級上。

所以,一定是處於負能級的電子在受到激發後朝正能級躍遷。在這個過程中,就像電子由正能級跳躍到負能級上的反過程,通常只要是有能量大於能級的光子激發,是非常有可能發生的。

假如它真的發生了,那麼這個具有正能量的電子,就會使其躍遷出的負能級位置上出現一個空穴。如何來解釋這個空穴呢?以下不妨舉例說明,如果我們手上繫著幾個充滿氫氣的氣球,那麼手就會感覺到有一個向上的拉力,若是突然其中一個氣球的線斷了,我們立馬就會感受到向上拉的力減小了,從反面來講,我們也可以解釋為是多了一個向下拉的力。

同樣的道理,在負能級狀態缺少一個電子的空穴行為,就好像在那個地方產生了一個有正能量的帶正電的粒子,這個粒子就是我們所說的正電子。

按照上述的推理,人類就是第一次從理論上預言了反粒子的存在。接下來在2023年的時候,卡爾?安德生通過對宇宙射線的威爾遜去層實驗發現並證實了正電子的存在。

繼安德生髮現正電子後,2023年張伯萊發現了反質子,2023年又發現了中子。在20世紀60年代左右,又隨後發現一系列反粒子,接連發現反粒子使人們聯想到是否所有的粒子都有和它相對應的反粒子呢?

緊接著,人們在其後所進行的一系列實驗中發現,除去光子等少數粒子的反粒子是它的本身外,幾乎所有粒子都有反粒子。人類自古就相信宇宙是對稱的思想,不禁又使人們想到了既然粒子能組成物質,那麼反粒子為何不能組成反物質呢?就目前為大眾所公認的宇宙起源的大**理論中則很明確地提出了的確是存在反物質的,並且還預言宇宙中應該存在存在等量的物質與反物質。

不過,探索反物質的道路是漫長而又艱難的。從發現第一個反粒子到現在已將近70年,在這中間人們也僅是從實驗中獲得了一些反粒子,並且最近幾年才人工合成了第一反原子——反氫原子。而對於能構成反物質的其他各類反原子、反分子都還一無所獲,更談不上反物質了。

產生這些困難的原因在於人們發現的反粒都是從宇宙射線路獲得的,而宇宙射線到達地球首先要穿過厚達3000千米~4000千米的大氣層,因此射線中的絕大部分反粒子在到達地球前都已與大氣層中的粒子中和了。所以人們所能探測到的反粒子就極為微少了,並且反粒子都非常不穩定,極易與周圍物質粒子發生湮滅。

因此,科學家們的觀點是現在我們所處的這個物質世界中是不可能存在反物質的,就算存在也會很快和周圍物質相中和。所以,只能把探尋反物質的希望寄予宇宙空間。在宇宙空間深處可能存在一個與物質世界完全相反的空間,在那裡會存在大量的反物質,基於這一考慮,許多國家的科學家們數年共同努力下,「阿爾法磁譜議」終於升入太空。

經過10天的太空航行後,它將對宇宙中是否存在反物質做初步探測。到2023年的時候,「阿爾法磁譜儀」就會被放置到新組建的「發現號」空間站,從此開始對反物質的大規模探測。

在現實中,如果反物質被探明是真實存在的,那麼,這將會是對在此基礎上建立起的現有宇宙起源論及相對論量子力學理論的最有力的實驗驗證。我們都知道根據愛因斯坦質能方程e=mc2,物質減少的質量將會轉化為能量。現在的核反應正是利用了這一點,但核反就不能使質能完全轉化;而物質與反物質相中和,因其產生出的是零質量的r光子,因此它的質量就會完全轉化為能量。

1千克鈾235完全裂變釋放出的能量相當於2000噸優質煤完全燃燒時所放出的化學能。而同等質量的物質與反物質中和放出的能量則是鈾235的3200多倍!因此探索反物質對於能源相對短缺的現代社會亦有著重要大意義。

如果一旦探測結果證明宇宙中並沒有反物質。那麼,這就會是對現有理論的一個不對理論物理的基礎進行最大的修改。

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