揭秘暗物质与反物质

时间:2010-12-21 10:22来源:现代快报

 

 

为什么反物质遇到正物质就同归于尽？暗物质是怎么被发觉的？

 

 

 

 

科学家最近在银河系中心发现气泡结构

 

 

近日，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。

　　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？

　　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。

　　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。

　　陈鹏飞说，为什么人类会提出暗物质的概念，是因为科学家在计算星球速度时发现了不对劲。就拿太阳来说，它围绕着银河中心以一定的速度在旋转，这 是引力引起的，而根据它的速度，可以计算出银河系中心应该存在多大质量的物质使它产生了这样一个速度。但是经过计算，人们发现以太阳这样的速度，银河系中 心现有的物质根本无法产生这么大的引力，而是需要更多的物质才能产生，但是这些物质究竟是什么呢？为什么我们观察不到呢？

　　后来，天文学家又计算更大的星系团，发现依然出现这样的问题，于是科学家们猜测，在宇宙中，还存在着人类目前无法看到的神秘物质，而且它们占据的比例非常大，比现有我们能观察到的多得多，可能要占到90%左右。

　　宇宙中竟然有这么一大部分的物质是我们人类不知道的，这对好奇心和探索心特浓的地球人来说是多大的一个打击！所以，才有无数的科学家前赴后继地致力于寻找暗物质，如果哪天我们发现了暗物质，那么对之前我们所认识的宇宙，可能又将是一次新的大爆炸：

　　宇宙是否还是那个宇宙？人是否还是那个人？一切都充满未知，一切都不再是浮云。

　　同样，对反物质的探索也是如此。