暗物质和反物质的差别

2019-11-25 - 暗物质

科学家最近在银河系中心发现气泡结构

宇宙中隐藏着大量暗物质,12月12日,清华大学与二滩公司联合建立的中国首个极深地下实验室,也是世界最深的地下实验室“中国锦屏极深地下暗物质实验室”投入使用,这标志着全世界岩石覆盖最深的暗物质实验室正式建成启用。也标志着我国正式加入暗物质研究这个自然奥秘探索的最前沿领域。

暗物质和反物质的差别
暗物质和反物质的差别

而在上个月的11月17日,欧洲核子研究中心宣布他们成功捕捉到了反物质反氢原子,并保存了较长时间。这个结果有可能为研究大爆炸理论提供可能的实验途径。

反物质、暗物质,经常看到这两种物质被科学家挂在嘴上,但它们究竟是什么东西?为什么这么多年来科学家一直孜孜不倦地探寻它们?它们存不存在、找不找得到,跟我们人类有什么关系?是不是一切都只是浮云而已?

暗物质和反物质的差别
暗物质和反物质的差别

反物质、暗物质,究竟是什么物质

南京大学天文系教授陈鹏飞老师告诉记者,反物质、暗物质目前看似和我们没什么关系,但是研究它们对人类来说有着很重要的意义。在回答这个问题之前,我们先了解一下什么是反物质,什么是暗物质,这两者有着很大的差别。

暗物质和反物质的差别
暗物质和反物质的差别

反物质:我们平常看到的宏观物质具体到微观世界,都是由一个个原子构成,原子是由质子、中子和电子组成,其中质子带正电荷,电子带负电荷,中子不带电,这样的物质可以被叫做正物质。而反物质一切相反,它的质子带负电荷,电子带正电荷,中子和正物质里的中子性质也相反。所以就被称为反物质。

暗物质:目前我们观察的世界都是通过电磁波的方式传递到我们的眼中,光也是一种电磁波,但即便是不可见光,我们也可以用探测仪探测到,比如红外线、紫外线、γ射线等。但是,宇宙中还存在不以电磁波方式传播的物质,而这种物质也遵守能量守恒定律,能被探测到引力和重力,但人类就是看不见它们,而这部分物质就叫做暗物质,而暗物质产生的能量就被叫做暗能量。

反物质

反物质已证实存在,但每次都来去匆匆

提出反物质和暗物质概念并不是科学家心血来潮,毫无根据地编出来的,而是人们已经实实在在地感觉到了它们。

陈鹏飞说,反物质已经不止一次地被科学家们探索到了,它们是的的确确存在的。上世纪二三十年代,就有科学家提出并发现了带正电的电子,它们都是在实验室里被发现的,但存在时间都很短暂,因为反物质在遇到和它对应的正物质时就会湮灭,也就是消失或转变为其他物质了。

比如这次欧洲核子研究中心研究出来的反氢原子,这38个人工制造的反氢原子被“保存”了大约0.17秒,因为一旦这些反氢原子遇到空气中正常的氢原子,它们就会产生湮灭效应,消失不见了。尽管如此,这个时间已经被认为是反物质存在时间较长的一次了,一般它们都是转瞬即逝的。

所以,在地球上,是很难发现反物质的,一般都是在核实验中才会出现。而在地球之外,这种物质是常见的,比如太阳上就有,因为太阳本身就是个不断发生核反应的星球。但这些反物质也是转瞬即逝,变成光和热了。

反物质对人意义重大,关系到人的生死存亡

即便如此,人们虽然已经找到了反物质,但目前的发现还只是九牛一毛。陈鹏飞说:“我们现在只是知道了反物质的存在,但是还有很多关于反物质的问题没有弄清,其中一个疑问就是宇宙中的反物质为什么比想象中的少。”

现有理论认为,宇宙大爆炸将产生同样数量的物质和反物质,也就是说任何事物都是“对称”的。物质和反物质拥有相反的电性和磁场特性。当两者相遇便会发生“湮灭”,仅剩下“纯粹”的能量。但假如真的这样,那么宇宙中就不应该存在任何物质。可事实上物质又确实存在着,而反物质倒是不见了,这又说明了物质的“不对称性”,这究竟是怎么回事呢?而如果是对称的,那反物质都跑到哪里去了?这些都是我们还要不停探索的问题。

另外,如果在宇宙的某个角落发现了反物质,会对我们人类产生什么影响?万一我们碰到了反物质,我们能否有办法不湮灭呢?比如哪天我们正好遇到了一个和我们人体组织相反的物质,那两者相遇是否就会全都消失了呢?

暗物质

暗物质还没“看”到,但能感觉到

而暗物质,我们探索它也有很重要的意义。陈鹏飞说,目前人类对暗物质的探索还是停留在理论阶段,因为它们一直都没有真正被发现。暗物质的寻找比反物质困难多了,因为我们不知道用什么办法来探测它们,因为我们看不见它们,不知道它们是以什么方式存在,也就不知道用什么方法来探测它们。但它们又确确实实地存在着。

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谢邀。关於暗能量与暗物质分别是什么这个问题,暗物质科学界讨论至今初步认为它是一种物质粒子,是量子力学中粒子的一员,根据计算它占有宇宙物质约15,由於很难找到故称暗物质,这个问题正像网友潇轩所说那样,虽己知它的存在但找到它不易。

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