探秘反物質(科技大觀)
探秘反物質(科技大觀)
反物質是由反粒子構成的物質，其電荷與由相應正粒子構成的常規物質相反，是物質在自然界可能存在的另一種形態。
自然界存在的諸多看似截然不同的物質及形態，往往是由一些更基本的物質組元組合而成的。在現有的科學知識體系中，夸克與輕子等基本粒子是物質世界的最小組元。
基本粒子其實離我們並不遙遠，電子就是與我們日常生活聯繫最密切的基本粒子。電子帶負電荷，是最早被發現的基本粒子。研究發現，基本粒子存在一種全新的狀態——反粒子。認識到反粒子或者由其構成的反物質的存在是近代科學的重大成就之一。
1928年，英國物理學家狄拉克首先在理論上預言了反粒子的存在。1932年，美國物理學家安德森發現了帶正電荷的電子——正電子，由此拉開了認識反物質的序幕。1955年和1956年，反質子和反中子分別在實驗室中被發現。目前，已知所有的基本粒子都存在與之對應的反粒子，其電荷相反，但質量完全相同。
反物質最奇妙的特點是，當它與相應的正粒子相遇時，將與之發生湮滅反應，最後兩者變成光子並釋放能量。相反的過程也存在，高能光子可以轉化為一對正反粒子。根據目前流行的宇宙大爆炸理論，宇宙之初就產生了等量的正物質和反物質。但目前各種天文觀測表明，宇宙現階段幾乎全部由正物質構成，包括我們人類。反物質在宇宙演化過程中的失蹤，是目前物理學領域最大的謎團之一。
反物質看似神秘而危險，但在掌握了它的特性後完全可以用來為人類服務。
在能源和軍事領域。正反粒子湮滅反應時的能量釋放，在本質上與核反應堆產生能量的原理是一致的。因此，反物質是一種潛在的新能源，可能被用來為宇宙飛行器的星際航行提供動力。同時，由於反物質可以輕易毀滅由正物質組成的常規物質，在軍事上也具有潛在價值。
在醫療領域。人們利用正電子的特點發明了正電子發射斷層顯像技術。這一技術運用可以放出微量正電子的核素，來標記一些生理需要的化合物或代謝底物，如葡萄糖、脂肪酸、氨基酸等，再將其注入病人體內，通過其放出的正電子與患者體內的物質湮滅產生的光子信號，獲得患者體內的活體生化影像。這一成像技術在很多方面與傳統的CT掃描技術互補，已經在腫瘤、冠心病和腦部疾病診斷方面發揮著重要作用。
在科研領域。人類已經利用正粒子與反粒子的高能碰撞，獲得了關於粒子物理的許多重要認識。正反粒子的高能碰撞能夠在極小的微觀空間區域釋放大量能量，併產生大量的基本粒子。世界上的高能粒子加速器中有相當一部分是以這種方式工作的，如美國費米實驗室的質子反質子對撞機，歐洲核子研究中心和日本高能加速器研究機構的正負電子對撞機等。通過這種方式，可以進一步了解微觀世界粒子的屬性和運動規律，一些新的基本粒子也正是通過這種高能碰撞被發現的。
目前，歐洲核子研究中心的大型強子對撞機正在實現人類歷史上最高能量的高能粒子碰撞，將為檢驗粒子物理基本理論以及揭開宇宙物質起源之謎提供有力幫助。今年5月，美國「奮進」號太空梭搭載著「阿爾法磁譜儀
推薦閱讀：
※引跑科技怎麼樣？
※理工科生掌握了科技，然後不革命了？
※如何向沒有計算機基礎的人解釋 API 介面是什麼？
※在造人之前，古代人都做了什麼？
※目前有哪些國產高新設備產品，在科技含量和可靠性上可以碾壓進口貨？