反物质是什么?宇宙的终极能源,核能跟它比起来就是渣渣!(下)

作者: admin 分类: 科学 发布时间: 2021-09-15 21:24

        那我们说完了,狄拉克提出的这个反电子之后啊,我们就具体来看一看人们是如何发现反物质的啊这个反物质。他的发现是怎么发现的?其实最早设想反物质并不是狄拉克啊,在1898年的时候啊,就有一个人嗯在1898年的时候有一个科学家名字叫舒斯特。这个舒斯特呢就给nature写了一封信。他就说啊那时候就是自然这个杂志嘛,他就说你看我们现在生活的世界啊是一个正常的事件。那么也许有一个世界呢是跟我们现在的世界是相反的啊,就称之为反物质的世界。

        他说这种东西就是一个科幻的东西,你为什么还能投给这个nature这个杂质呢?就nature他是个杂志,所以他除了那科学文章以外,他也发科幻的东西。比如我有一个同学名字叫夏家啊,他就在那群上发了一篇科幻小说。这大家如果想发车的话,也可以。谢谢科幻小说试一试啊,然后呢,这个后来就到了这个迪拉克的时代了,他就提出了正电子啊,但是他提出过这件事之后呢,并不是全世界的人都知道。然后呢在1932年的时候。我科学家就在不知道狄拉克的这些理论的前提下,他自己就独立的发现了正电子。这个人呢就是美国的科学家安德森。

        安德森啊说这个安德森呢他是怎么发现这个这这个是正电子的呢?当时人们探测例子啊,主要是使用云。是啊威尔逊云室。这个咱目前也介绍过。威尔逊云室呢就是在一个盒子里边有这个过饱和的蒸汽,就是这个蒸汽啊他已经饱和了,所以他非常想液化,但是他还没业化呢。如果此时我们摄入一些例子的话,在这个例子的行进轨迹上就会出现这个液化的小液滴,所以就能看得见的意思了。然后呢再加一些磁场。

        加磁场之后呢,这个例子就会发生偏转,它就可以判断这个例子的电信了啊,就是这么一个东西。然后他就用云是去观察宇宙射线,观察宇宙射线的时候呢,就发现呢有一些宇宙射线的。在磁场之中会出现偏转,会往这边偏,那会往这边偏。他就说哎这个宇宙事件是什么东西呢?啊,为什么会往这边偏,根据磁场的相互作用,他发现他们往这边偏的这个东西啊,应该是带正电的。所以他的老师就是密利根,就说这个玩意儿是质子啊,但是安德森不信,为什么不信呢?因为枝子的这个能量比较大,所以他经过的地方液化比较强烈,比较粗。但是呢这个垫子比较细,他观察这个线是很细的,所以他怀疑是电子,但是电子怎么能够带正电的。他很奇怪,于是他有这样一个想法,也许把这垫子不是从上往下走的。而是从下往上走的从下往上走的轨迹往这边偏,然后也带负电就没问题了。

        他有这么个想法,所以啊他又怀疑是向上运动的,那么。怎么去进行研究呢?他就搞了这么一个东西,拿一个铅板在中间隔着啊在中间隔着。哎,我们在高中的时候就是有这么一道题啊,这中间隔着。德州的时候,他就发现啊这个例子穿过铅板之后,速度会变慢,速度变慢了之后在磁场中回旋的半径就会变小,它就看哪边变小。结果他发现加了这个东西之后啊。

        你在这一半儿轨迹半径变小了,这说明什么?就说明这个例子确实是往下走的,而且确实带政变,而且它的轨迹有比较细,它确实是个电子。这就是一个带正电的电子,安德森就给他起名字叫正电子。那在正电子就完事儿啊,这就是最低一个反粒子正电子的发现。后来人们说哦,你看这不就是狄拉克所预言的那个。玩一样嘛,对不对?那你们就知道了啊,安德森因为发现正电子而获得诺贝尔奖。那么既然电子有反的例子,其他的例子有没有反粒子呢?我们知道物质由电子、质子、中子构成,对不对?所以啊人们就开始研究啊这个质子和中子的反粒子。

        在1955年的时候,195年的时候,意大利的物理学家赛格雷。啊,赛格雷他就发现了什么呢?再搁里还有美国的,一共学叫张伯伦,张伯伦这名字听起来好像是中国人是吧?他是美国物理学家啊。他们两个发现了什么呢?发现了反治子,什么是反质子,就是质量跟质子一模一样,但是电量跟至尊返的,也就是说它是负电的质子啊。还有在1956年的时候1956年的时候啊。美国物理学家考课发现了反中子反中子。好,你看啊,现在反电子反质子、反中子都已经发现了,那么他们就可以构成什么构成反物质的吧。

        因为物质的基本结构是原子嘛,于是啊这个中间就隔了很多年。1995年的时候1995年的时候啊,在欧洲核子中心cern。有一个人,瓦尔特,他领导的团队就成功的制作的什么制作的反氢原子。反氢原子和正常的氢原子有什么不一样呢?我们知道啊,正常的氢原子是中心,有一个质子带正电,外边有一个电子带负电。然后呢这个电子表要治死在旋转,这就是正常的氢原子。那反氢原子呢,它中间有一个反制日子,它是带负电的,但是质量跟质子一样,然后外面有一个垫子,但这个垫子带正电,而且他的旋转方向会是反的。啊,这个叫反倾。

        那你看啊,现在我已经把反氢原子做出来了,那是不是就会有什么就会有反害了,对不对啊,就会有返利啊,会有反皮啊。这样一来这些东西是不是可以构成一个世界了,这这个反物质世界。反物质世界里边是不是又可以产生生命啊,那就是反生命是吧?反物质生命啊,这就是我们所谓的反物质宇宙的这么一个起源啊,人们确实通过某些方法制作出来的反物质。而且这个反物质和正常物质。相互相遇的时候就会出现这种碰撞湮灭的情况,放出大量的能量。但是呢这个产量不是很高,欧洲核子中心他们当时做这个实验的时候,一共只做了九个。九个反氢合,而且呢这套装备在第二年96年的时候就关闭了,在14年的工作时间里面呢,一共产生了100万亿个反质子。但是咱们想一想,1001000个有多少?100万亿个其实是十的负10次方克这么多,你要花14年的时间,有大量的科学家和设备才造出了10的负10次方克的一个反物质。假如你想造出一克反物质需要多少钱呢?有人估算了一下。概得上万亿美元啊,就是说你要造一克反物质要上万亿美元。

        所以这个东西可能是世界上最贵的物质啊。好,那我们现在再来说一说你研究了这么多反物质到底有什么用啊,他的。应用有哪些?第一个应用啊,反物质的第一个应用就是用作能源。刚才我们说的正物质和反物质进行湮灭的时候,它释放的能量效率是100%,没有任何残留。因为他们两个钱消失的非常能量。你根据E等于mc方,你可以进行算一下。这个能量到底有多大?一克的反物质大概相当于4.3万吨的tnt炸药爆炸的能量啊,所以这个能量是非常巨大的,而且没有任何残留。如果你用何等的话,他只能把1%到3%的质量。转化为能量,这个效率很低,但是反物质能源可以把100%的能量都转化出来。啊,所以他的效率是非常高的。

        那我们看科幻电影里面那个飞船想达到起诉需要大量能源。核能是没用的啊,在他看起来核能和汽油没有什么区别,他必须要使用这种反物质推进器才行,对吧?这当然是科幻的啊,再往下呢还有一个现在我们已经在使用的就是医疗上的一个使用。我们都知道啊,在医疗上面呢有一种这个装置叫ct,但是其实还有一个叫PET,PET是什么意思呢?叫正电子发射计算机扫描啊,大概是这么个名字。这个东西啊可以把你的身体里边注入正电子,然后让正电子和你身体里边的垫子进行湮灭,发出光探测,这个光就可以知道你身体里边的病变了,是吧?那说这个面子怎么注入。是通过这个衰变,是通过这个服务啊服务这个物质呢他可以衰变衰变成氧和正电子啊,衰变成氧和正电子。这个正电子呢在你身体之中前进了几个毫米之后,就会和其他的电子发生碰撞,然后呢就湮灭了,就可以放出光,对吧?我们准办法呢进行医疗,现在已经是投入使用,它一般是和这个CT et配合使用的。说了这么多呀,可能同学们就开始浮想联翩了啊,就像说他如果有一个反物质世界,然后来了一个外星人,我跟他一握手,我就炸了,对吧?有没有可能出现这种情况?呃,根据科学家们的估计啊,我们的这个宇宙之中呢还是物质占主要部分。反物质是极少数的,如果反物质跟正物质差不多大的话,那我们来一个反物质陨石撞地球上,地球就炸了,对不对?那么为什么反物质比正物质少很多呢?这个问题可能是宇宙中最大的一个谜团了。学家们还没有完全解释清楚,但是有许多人提出了很多设想,比如说所谓的对称性破缺,那这件事情呢就涉及到杨振宁和李政道两位科学家在1956年的时候做出了诺贝尔奖的贡献。这件事我们会在下一回再给大家做介绍。

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