反物质※
作者: 弗兰克·克洛斯
1 反物质:真实或者虚幻※
-就像铸件取出之后模具依然存在,反物质和物质就是实体的阴阳两面。当海边的孩童在坚固的沙滩上挖洞取沙,堆砌成美丽的沙堡,这个沙堡就象征着物质,而沙滩上留下的沙洞象征着反物质。
1.2 强大的反物质※
-当然,反物质不仅仅只存在于科幻界,它真实存在,而且似乎军方确实在研发反物质武器。我写这本书的主要目的之一,就是试图帮助读者区分反物质的相关故事中哪些是真实的,而哪些又是科幻的而已。
想法: 我更想了解的是反物质的反,是什么反,反在哪里。自己和普通物质的湮灭过程
1.4 天然反物质※
-在适当的条件下,一个质子可以转化成一个中子并释放出能量,其中一些能量就会物质化成一个正电子,这与我们的PET医学设备中的正电子源内发生的情况类似。
2 物质的世界※
-我们都是星尘,或者如果你没那么浪漫,可以说我们都是核废物——因为恒星是核反应炉,氢是其中的主要燃料,产能以星光的形式发出,剩下的元素就是“尘”或者说废物。
2.1 物质和反物质※
-如果在某种情况下,我们将正变成负、负变成正,结果导致的力是不变的,而这些力形成的结构也不变。假想一下,所有的带负电的电子都变成带正电;而作为补偿,所有的质子都带负电,那么原子的外貌不会发生任何变化。
这种电荷的交换就会将我们所知道的物质变成所谓的反物质。
2.2 光谱和量子电子※
-1900年,普朗克(Max Planck)向人们展示了光波是以一个明显的能量“包”或者能量“量子”的形式发射出来的,这被能量“包”称为光子。
2.4 E代表爱因斯坦,并且E=mc2※
-发现如果物体从静止开始第一次加速得到了10米每秒的速度,那么第二次受力加速后得到的速度增加会略微小于10米每秒;随着速度的增大,要对其加速会越来越难。
想法: 因为有质速之间的关系
3.2 合二为一※
-对于运动的质体,总能量的平方(E2)等于静止能量的平方加上运动能量的平方。
4.3 地球上的正电子※
-人类思考的时候,大脑中不同部位会发生不同的活动。这些活动需要能量,而能量来自于脑部供血中的血糖。如果我们能够测量大脑中的血糖集中在哪个部位,就可以对大脑的活动进行标示。化学家们将放射性原子植入糖分子中,这些糖被人体吸收后分布到人体活动需要的区域上,比如心脏、肺部、肌肉和大脑等。最基本的想法就是使用可以放射正电子的糖,此想法在医疗诊断学上被证明非常有用。发射出来的正电子会瞬间与周围原子内无所不在的电子发生湮灭反应。我们可以在空间上确定湮灭发生的位置,由此确定糖分的位置;而这一切只需要简单地使用特殊的摄像机来探测放出的γ射线。
5 湮灭※
-现在知道的非物粒子已经超过了100种,而光子只是其中一种。这些非物粒子被称为“玻色子”,用于纪念印度物理学家玻色(Satyendranath Bose)。与之相对应,实物粒子是物质或反物质的基本部分,被称为“费米子”,用于纪念意大利人费米(Enrico Fermi)。
-现代“量子场论”认为,不仅是电磁力,所有的力都是由玻色子传递的。光子传递了电磁力,类似地,“引力子”被认为传递了引力。虽然还没能探测到引力子,但是几乎没人怀疑它的存在并且必将被人类发现。
-所以,自然似乎提供了两种粒子:一是力的载体——玻色子,二是物的基本构成——费米子。玻色子可以来去自由,而费米子最终只能衰变成最稳定的形态,即电子以及质子、中子的排列,此时它们濒临边缘——容易变成它们的反物质镜像。
5.3 夸克和反夸克※
-对于质子而言,远看是一个紧致的带电球体,但近看会发现它是一个夸克的簇团。
6.4 陷阱中的反质子※
-今天,距离正电子的发现已经过去80多年,距离反质子的发现也过去了半个多世纪,所有的一切都证明了反粒子是粒子的自然镜像,是自然的阴阳两面。但是,我们仍然不知道在重力作用下反物质是会落下还是上升。
8 万事万物如何存在※
-推论认为,宇宙产生后马上就发生了一次大湮灭,而现在保留下来的物质宇宙正是来自于100亿中存活下来的那一个质子。今天所有的一切,都是某个庞然大物消失后剩下的一丝残片。
8.4 并不完美的启示录※
-大湮灭将反物质以及对应量的物质完全摧毁,只留下一道闪光。马约量子的后代形成了一个不均衡的宇宙,使得少量(约百亿分之一)的夸克保留了下来,而反夸克全部消失了。这些幸存者冷却下来,形成了由物质主宰的宇宙,其中质子保持稳定(至少在过去的140亿年是如此),而物质按我们所了解的方式存在着。
9.2 反物质的威力※
-质量的十亿分之一转化成了能量,这是一切化学反应、生物和生命的根源。这同样是火药以及其他一切化学炸药的能量来源。这些过程主要基于原子外围的电子。但是,更巨大的能量实际上储存在原子核中。原子间发生反应时,原子核中释放出来的能量比电子释放的能量高1 000万倍。
-比较而言,化学反应只能将物质内部能量的十亿分之一释放出来,而核反应最大则可以释放出百分之一。如果我们可以将更大部分的物质转化成能量,那么我们的野心也会相应地膨胀。原则上说,我们可以将整个物质内部的mc2能量全部释放出来——反物质就能做到这一点。
-自然界有一个基本定律:任何过程都满足总能量守恒,但是可用的能量会越来越少——因为摩擦和其他通常的损耗。因此,由于这些损失的存在,结果会导致制造反物质所需要的能量比之后湮灭时放出的能量要多。