反物质,反物质是什么

文章作者:蓝色鸢尾 | 2016-03-21
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        2016年3月10日,来自上海的上海光机所强场激光物理重点实验室对外宣布,他们利用激光的功能成功的获得了反物质,这一发现也刷新了我国在反物质研究上的一个记录,成为了我国科学家首次利用激光来获得反物质的例子,但是相信还是有很多人的人都不清楚何为反物质,它和我们日常所知道的物质概念有什么不同呢,本次来自上海的团队获得的反物质有什么作用呢,利用激光获得反物质在哪些方面有什么样的作用呢,本文将会详细的为大家进行解释,并且还会给大家科普一下反物质对于人类的意义,以及反物质武器的可怕性。

反物质

反物质是什么

        反物质概念是英国物理学家保罗•狄拉克最早提出的。他在1928年预言,每一种粒子都应该有一个与之相对的反粒子,例如反电子,其质量与电子完全相同,而携带的电荷正好相反(A)。 且反电子的自旋量子数是-1/2而不是正1/2。
        反物质是一种人类陌生的物质形式,在粒子物理学里,反物质是反粒子概念的延伸,反物质是由反粒子构成的,1986年首次发现反物质,由于极少量的物质同它的反物质相互作用,能够释放出极大的能量。已经发现了300多种基本粒子,这些基本粒子都是正反成对存在的,也就是说,任何粒子都可能存在着反粒子,2010年11月17日,欧洲研究人员在科学史上首次成功“抓住”微量反物质。2011年5月初,中国科学技术大学与美国科学家合作制造了迄今最重反物质粒子——反氦4。
        反物质是正常物质的反状态。当正反物质相遇时,双方就会相互湮灭抵消,发生爆炸并产生巨大能量。能量释放率要远高于氢弹爆炸。 在丹•布朗的小说《天使与魔鬼》里,恐怖分子企图从欧洲核子中心盗取0.25克反物质,进而欲炸毁整座梵蒂冈城。

反物质

反物质的发现过程

        在30年代初,就有人发现了带正电的电子是一种带有负电的亚原子粒子,这是人们认识反物质的第一步。到了50年代,随着反质子和反中子的发现,人们开始明确地意识到,任何基本粒子都在自然界中有相应的反粒子存在。
        欧洲航天局的伽马射线天文观测台,证实了宇宙间反物质的存在。他们对宇宙中央的一个区域进行了认真的观测分析。发现这个区域聚集着大量的反物质。此外,伽马射线天文观测台还证明,这些反物质来源很多,它不是聚集在某个确定的点周围,而是广布于宇宙空间。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。
        欧洲原子研究中心的科学家们在欧洲当地时间的2010年11月17日表示,通过大型强子对撞机,他们已经俘获了少量的“反物质”。当然,这些“反物质”只是少量的反氢原子而已,但这一发现也是引发了科学家极大的反响。这是物理学界的突破性发现,也是人类首次捕获到反物质。500克反物质的破坏力可以超过世界上最大的氢弹。
        而在2011年由多位中国科学家参加的美国布鲁克海文国家实验室RHIC-STAR国际合作组探测到氦核的反物质粒子——反氦核。这种新型粒子又名反阿尔法粒子(α粒子),是迄今为止所能探测到的最重的反物质原子核。STAR国际合作组的该研究成果在线发表在《自然》杂志。
        2011年6月5日欧洲核子研究中心的科研人员宣布已成功抓取反氢原子超过15分钟。同时在自然界也有‘反物质’的能动能效--反应为反物质凝聚。上海光机所利用飞秒拍瓦激光装置和高压气体靶相互作用产生大量高能电子,高能电子和高Z材料靶相互作用,由韧制辐射机制产生高强度伽马射线,伽马射线再和高Z原子核作用产生正负电子对。正电子谱仪经过精心设计,成功解决了伽马射线带来的噪声问题,利用正负电子在磁场中的不同偏转特性,实验中在单发条件下就成功观测到了正电子。这是我国首次报道利用激光产生反物质。

反物质

上海研究所发现的反物质科学意义

        2016年3月10日,中国科学院上海光机所强场激光物理重点实验室宣布其利用超强超短激光成功产生了反物质——超快正电子源,这也是我国科学家首次利用激光成功产生反物质,这一发现将在材料的无损探测、激光驱动正负电子对撞机、癌症诊断等领域具有重大应用。
        这一重要发现再次引起各界对于“反物质”的关注,而这一经常出现在科幻电影中的名词其实并没有那么神秘和遥远,我国科学家近年来在反物质领域也取得了许多突破性进展。
        上海光机所早在2001年就开始超强超短产生正负电子对的理论研究,提出利用强激光和纳米薄膜靶相互作用产生正负电子对。该工作在国际上得到了广泛关注,超强超短激光产生的超快正电子源,获得反物质超快正电子源将对激光驱动正负电子对撞机等具有重要意义。未来,在高能物理、材料无损探测、癌症诊断领域都有广泛的应用前景。

反物质

反物质发展的走向之反物质武器

        对于反物质的研究目的有几个方面的应用,比如说人类未来的生活能量来源、人类宇宙飞行的强力能源、反物质武器的制造等,其中反物质武器的制造已经有了几十年的历史了,在西方国家,反物质被证实的时候就已经开始了反物质武器的研发,而我国是在八十年代初的时候开始研制反物质武器的,下面为大家介绍一下关于反物质武器的相关知识。

反物质武器的起源

        1908年6月30日凌晨,俄罗斯西伯利亚通古斯地区的森林里,突然发生了一次史无前例的大爆炸。其威力相当于1000枚原子弹同时爆炸,数百平方公里内的城镇与森林在爆炸中被毁灭。科学界迄今仍无法解释这次爆炸的原因,因此有很多的科学家认为,这个爆炸的根本原因就是由于反物质武器造成的。
        经过将近十年的研究,2009年9月爱德华兹当天主持了一次代号为“反物质特攻-2008”的电脑模拟演习:201X年,一名美军士兵携一枚反物质定时炸弹潜入C国首都,在市中心临近C国总参谋部大楼的公共厕所内安装好后从容撤出。军事行动开始后,反物质定时炸弹爆炸,C国总参谋部大楼和附属设施化为灰烬,而这名士兵所携的反物质炸弹只有五千万分之一克!随后,一枚反物质脉冲炸弹在C国电力和通信网络上空引爆,刹那间,该国的军事和社会活动彻底瘫痪,看得目瞪口呆的五角大楼高官惊叹:“几克重的反物质炸弹就能毁灭地球了!”。

反物质

反物质武器的特点

        1、虽然威力巨大,但是其附带杀伤效应较小。新一代核武器强化了核反应中的部分杀伤效应,同时抑制了其他杀伤破坏因素的产生;
        2、杀伤手段和杀伤破坏目标更为单一。新型核武器可以只利用爆炸产生的冲击波或是电磁脉冲或是其他的杀伤破坏因素,来攻击特定的目标或设备,令使用者在使用核武器攻击时有更大的选择余地,也更加灵活。
        3、研究手段中高科技含量非常高。但是,因为反物质本身之谜还没有揭开,所以研制反物质武器仍然是任重而道远。要想把反物质武器从设想变为现实,还需要科学家们的不懈努力。

反物质

反物质研究的未来发展

        反物质的巨大军事应用潜力强烈吸引着军界。美国五角大楼对研制反物质武器很感兴趣,斥巨资加以研制,美国空军正在进行一项名为“革命性炸药”的反物质武器研制计划,因为常规核武器除了威力巨大外,还会产生核辐射,会污染战区的土壤、水源和空气,并对生物和植物造成巨大辐射伤害,引起人道主义灾难。而使用反物质武器则相对“干净”,不用担心核残留。如果美国研制出反物质武器,那么,美军在战场上将更加无所顾忌——由于它没有核残留,美军可能会将其归类为常规武器,如此归类的话就会带来一个最严重的问题,那就是战争格局的完全改变。
        无论是对于反物质本身的研究,还是对于反物质武器的研究,人类还有很长一段时间,如果按照科学家的预测来推算的话,在不久的将来,反物质武器必将会研制成功,带来的结果就是会出现一种威力远远超过原子弹的武器,对于人类的生存来说是一个更加巨大的威胁,不过人类对于反物质的研究或许还能造福于人类的生活。

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