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什么是反物质和暗物质 什么是反物质

什么是反物质(什么是反物质和暗物质)？通信创建于2021年8月12日00:06空 。
很多朋友对反物质还是不太了解 ， 经常会问一些奇怪的问题 。比如在我文章的评论区 ， 人们经常会问:“1克反物质能毁灭世界吗？”或者“既然反物质如此强大 ， 为什么不利用世界的力量找到一个反物质矿来发展呢？”
这样的问题看似简单 ， 却无法用一两句话来解释 。今天就详细说一下 ， 看能不能把反物质说清楚 。请耐心阅读 。如果有帮助 ， 那就很幸运了 。
虽然反物质湮灭的能量巨大 ， 但也是有限的 。反物质的力量是巨大的 ， 至今已知物质的质量转化为能量的最大完美释放 ， 即质能比转换率达到100% ， 世界上无论物质还是技术产生的能量都可以和反物质相比 。
目前我们人类掌握的最大的质能转换技术是核聚变 ， 质能比大约是0.7% ， 也就是1kg的物质可以转换7g的能量 ， 这只是反物质转化率的1/142.86 。
即便如此 ， 反物质的能量释放也是有限的 。释放反物质能量的方式是湮灭正物质 ， 即反物质遇到正物质会突然消失 。这些质量消失的那一刻 ， 它们就转化成了巨大的能量 。光和热爆炸的能量总量严格遵循爱因斯坦的质量和能量方程 ， 即E = MC ^ 2 。
这里e代表能量 ， 单位为焦耳；m代表质量 ， 单位为千克(公斤)；c是光速 ， 单位为米(米) 。
根据这个方程 ， 1g(克)反物质释放的总能量约为9 * 10 13j 。但反物质湮灭需要正物质的参与 ， 1g反物质会与1g正物质严格湮灭 ， 因此2g能量会爆发出来 ， 即1.8 * 10 14j 。这能量有多大？每千瓦/小时(千瓦/小时 ， 1度)的电能相当于360万J ， 每吨TNT的爆炸能量相当于418.4万J..
因此 ， 如果1g反物质被1g正物质湮灭 ， 将产生相当于5000万千瓦时 ， 或4.3万吨TNT炸药的爆炸威力 。
广岛原子弹的当量约为1.3万吨 ， 将1g反物质和1g正物质即2g物质转化为能量的功率相当于约3.3枚广岛原子弹的功率 。3.3广岛那么大的原子弹威力很大 ， 但远没有摧毁地球或地球生态 。
后来 ， 人类试验的核弹当量从字面上看在一百万吨到一千万吨之间 ， 前苏联也试验了五千万吨氢弹 。这些核弹没有摧毁地球 ， 甚至没有伤害地球上的一根手指 。因此 ， 相当于4.2万吨炸药的1g反物质是不可能毁灭地球的 。
那么 ， 反物质真的存在吗？地球上的反物质非常少 ， 不可能以宏观状态存在 ， 也就是人类肉眼可以看到的反物质 。因为反物质最大的特点就是看不到正物质 ， 只要你看到它 ， 你就一定以它而告终 。因此 ， 如果地球上有块反物质 ， 它出现时会被任何正物质湮灭 ， 爆发出惊天动地的能量 。
那么 ， 既然可见反物质不能存在于我们的世界 ， 为什么科学家要说反物质存在于宇宙呢？科学家们只是在吃饱的时候想象出来的吗？这不是真的 。科学家从来不会像民间科学那样 ， 在饱餐几天后随意想象 。反物质的发现有其根源和证据 。
反物质的概念最早是由英国物理学家狄拉克提出的 ， 他在1928年首次预言并证明了正电子的存在 。1932年 ， 美国物理学家安德森在实验室发现并证实了狄拉克预言的正电子 。1955年 ， 英国物理学家西格莱用人工方法获得了反质子 。后来科学家发现 ， 所有粒子都有反粒子 ， 但没有反粒子的粒子就成了奢侈品 。
1937年 ， 意大利物理学家埃托雷·马约拉纳预言有一个粒子 ， 而反粒子就是它自己 。人们把这种正负结合的粒子称为马约拉纳费米子 。科学家花了80年才找到这个粒子 。
直到2017年 ， 杨振宁的学生 ， 斯坦福大学的张首晟和他的团队 ， 与加州大学洛杉矶分校和欧文分校的团队合作 ， 最终发现了这个majorana粒子的踪迹 ， 并在霍尔效应平台系统中获得了第一个有确凿证据的测量结果 。
说这么多 ， 只是为了说明反粒子是普遍存在的 ， 没有反粒子的粒子很少 。因此 ， 反物质以反粒子的形式广泛存在于地球上 。
那么宇宙中有反物质世界吗？根据研究发现 ， 科学家认为宇宙最早的诞生时期是正负粒子成对出现 。因此 ， 在宇宙产生之初 ， 大多数粒子都被湮灭了 。如果一切都是完全对称和守恒的 ， 那么我们的世界就不会出现 ， 但是宇称是不守恒的 。一些不完美的积极物质构成了我们的世界 。


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