反物质形成的科学原理是什么
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- 发布时间:2025-07-14 05:26:32
反物质是一种极其神秘的物质，它们与普通物质一起构成了整个宇宙。但长期以来，反物质究竟是如何产生的一直是一个未解之谜。德国的科学家近日称，他们目前已经找到答案:反物质是由中子星和黑洞撕裂恒星产生的。 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，如同普通物质是由普通粒子所构成的。例如一颗反电子和一颗反质子(正电子)能形成一个反氢原子，如同电子和质子形成一般物质的氢原子。 物质与反物质的结合，会如同粒子与反粒子结合一般，导致两者湮灭，且因而释放出高能光子或伽玛射线。根据爱因斯坦著名的质能关系式--E=mc2告诉我们，质量泯灭，产生能量。正反物质湮灭时质量几乎损失殆尽，产生的能量比重核裂变和轻核聚变产生的少许质量差异大得多，爆发的能量也大得多，会将100%质量转化成能量，而利用聚变反应的氢弹则大约只有7%的质能转换。 1932年由美国物理学家卡尔·安德森在实验中证实了正电子(也称反电子)的存在。随后又发现了负质子(也称反质子)和自旋方向相反的反中子。根据科学家的设想，反质子、反中子和反电子如果像质子、中子、电子那样结合起来就形成了反原子。反物质倘若能制造出来的话，也需要用磁场或重力场等某种特殊手段约束在真空环境里 反物质无法在自然界找到，除非是在稍纵即逝的少量存在(例如因放射衰变或宇宙射线等现象)。这是由于反物质若非存在于像物理实验室的人工环境下，则无可避免地随即与自然界的物质发生碰触并湮灭。尽管在人们已经在实验室中制造出了为数众多的反原子，然而目前在自然界中尚没有发现反物质。反粒子(例如反氢)可以人工制造出极少量，但却不足以达到可对这些物质验证其理论性的程度。反物质倘若能制造出来的话，也需要用磁场或重力场等某种特殊手段约束在真空环境里。理论上宇宙大爆炸时所产生的粒子与反粒子应该数量相同，但是为什么现今所遗留下来的绝大多数都是正粒子，这即重要的物理猜想--“正反物质对称性破坏”(对称破缺)。 一种在科学界受到普遍认同的理论认为，宇宙大爆炸早期曾产生了数量相当的物质和反物质，随后发生的物质和反物质的湮灭消耗掉了绝大部分的正、反物质，遗留下的少部分正物质构成(正粒子与反粒子的衰变略有不同)了现如今空旷辽阔的宇宙。
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