反物质：世界的终极镜像

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1、想象中的氢原子的结构现实中的氢原子的结构反物质：世界的终极镜像反物质：世界的终极镜像目录目录一、反物质的预言一、反物质的预言二、二、反粒子的发现反粒子的发现三、反粒子的寻找与制造三、反粒子的寻找与制造四、破缺的镜像四、破缺的镜像五、反物质的威力五、反物质的威力六、研究反物质的技术瓶颈六、研究反物质的技术瓶颈七、反物质的利用前景与担忧七、反物质的利用前景与担忧一、反一、反物质物质的预言的预言 爱因斯坦：爱因斯坦：对对于于一一个个质质量量为为m m，所所带带电电荷荷为为e e的的物物质质，一一定定存存在在一一个个质质量量为为m m，所所带带电荷为电荷为-e-e的物质。的物质。一、反一、反物质物质的

2、预言的预言狄拉克：相对论中能量与动量之间的关系那么1933年获得诺贝尔物理学奖。二二、反、反粒子粒子的的发现发现1930年，赵忠尧观测到正负电子对的产生与湮灭。1932年，美国科学家安德森发现了正电子。（1936年获得诺贝尔物理学奖）1953年，在衰变的研究中发现了反中微子。1955年，美国物理学家欧文张伯伦和埃米利奥吉诺塞格雷发现了反质子。（1959年获得诺贝尔物理学奖）1956年，张伯伦研究小组发现反中子。1959年，我国物理学家王淦昌发现了反西格玛负超子。粒子之间的转化核裂变核聚变衰 变三、反粒子的寻找与制造三、反粒子的寻找与制造反粒子又该如何获得，它们之间又是怎样转化的呢？磷的放射性：

3、射线与铅核作用：产生光辐射（产生的正负电子对湮灭后产生两个光子）结论：反粒子可以从粒子中得到。三、反粒子的寻找与制造v反物质的制造方法车人问题反氢原子的制造正电子正电子反质子反质子三、反粒子的寻找与制造v反粒子的制造工具相对论重离子对撞机相对论重离子对撞机（RHIC）大型强子对大型强子对撞机撞机三、反粒子的寻找与制造v反粒子年鉴1956年，美国科学家莱德曼合成了反氘原子核。1996年，欧洲核子研究中心创造出了第一批真正的反物质原子。1997年，美国天文学家发现在银河系上方有一个高达2940光年的“反物质喷泉”。1998年，丁肇中发起的寻找宇宙反物质事件，使得这一领域一度成为全球科学家最为关注的

4、焦点。三、反粒子的寻找与制造2001年，沈文庆院士牵头组织中国其他四家单位正式加入RHIC-STAR，并开始了基于多气隙电阻板室技术飞行时间探测器（TOF）的研制。2009年，STAR-中国组完成飞行时间探测器模块，并安装在STAR探测器上。2010年，上海应用物理所等STAR合作单位发现首个反物质超核反超氚核。2011年，RHIC-STAR国际合作组探测到氦核的反物质粒子反氦4核。四、破缺的镜像v自然的对称美四、破缺的镜像v破缺的宇宙宇称不守恒宇称：描述粒子在空间反演下变换性质的相乘性量子数,引记为P。它只有两个值 +1和-1。如果描述某一粒子的波函数在空间反演变换(r-r)下改变符号，该粒

5、子具有奇宇称(P=-1)，如果波函数在空间反演下保持不变，该粒子具有偶宇称(P=+1)；n个粒子组成的系统的宇称等于这n个粒子宇称之积再乘以这n个粒子之间的n-1个轨道宇称之积。四、破缺的镜像1.疑难（介子和介子具有相同的质量和寿命，属于同种介子。）李政道、杨振宁：弱相互作用下宇称不守恒。（获得1957年诺贝尔物理学家）四、破缺的镜像2.吴健雄的钴-60实验实验结果：这两套装置得到的末态电子分布图案都并不是互为镜像的。宇称守恒条件：必须左右对称，左右手螺旋两种机会相等。实验结论：宇称不守恒。四、破缺的镜像物质世界的破缺我们生活在一个物质的世界里，那么反物质的世界在哪里？观点一：原本宇宙的物质数

6、量比反物质的数量多一点，物质与反物质相撞湮灭后只剩下物质，如此我们便没有看到反物质。观点二：反物质世界始终存在，只是离我们的物质世界太远而没有办法看到。五、反物质的威力1908年6月30日凌晨，俄国西伯利亚 通古斯地区的泰加森林里，突然发生 了一场剧烈的大爆炸。1979年9月22日，美国的一颗卫星拍 摄到了发生在西非沿海一带的酷似强烈 爆炸的照片。1984年4月29日，日本等四架飞机飞 抵美国阿拉斯加时发现蘑菇云”。通古斯大爆炸通古斯大爆炸六、研究反物质的技术瓶颈v制造反物质价格昂贵，产出量低v没有找到合适的材料盛装反物质v难以实现反物质成为可控能源七、反物质的利用前景与担忧v能源危机得到根本性的解决 如果反物质和物质相遇，则立刻发生湮灭，转变为能量。这种能量变化遵循爱因斯坦著名的质能方程 这使得反物质成为最为高效的能源。此，解决能源危机不会再是梦想。七、反物质的利用前景与担忧v星际旅游成为现实旅途更安全不会产生残留物45天内可达火星反物质飞船反物质飞船七、反物质的利用前景与担忧v人类面临新的生存挑战 当反物质遇到物质的时候，这些等价但是相反的粒子碰撞产生爆炸，两者将在瞬间湮灭并产生大量能量。正是这种能量的完全转化使反物质变得如此强大。就算是原子弹爆炸时瞬间产生的核反应，也仅仅只有约3%的物质转化成能量。反物质武器反物质武器谢谢！