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1979年10月30日 科学家首次测出星际空间反物质流

科普中国—科技创新里程碑 2016-10-30

1979年10月30日 科学家首次测出星际空间反物质流

  1979年10月30日,美国科学家最近利用高空气球,测出了星际空间的反物质流。这是在地球上的实验室以外第一次发现反物质。科学家们认为,这一发现对宇宙起源的研究将发生重要影响。

  什么是反物质?根据大爆炸理论和粒子物理理论,宇宙起源于大约137亿年前的一次大爆炸。在宇宙诞生之初,能量转化为同样多的正物质与反物质,这两种物质相遇会发生剧烈爆炸,转化为能量,并归于湮灭。可是目前宇宙中的天体均为正物质,没有发现反物质天体。为什么现在的宇宙间充满了正物质而非反物质呢?这是物理学领域最大的谜团之一。

  当时,美国新墨西哥州立大学的科学研究人员把60层楼高的充氦大气球放到35公里的高空。气球上装载了5000磅重的高灵敏度科学探测器材,其中包括一个300磅重的低温超导磁体。气球在高空中飞行了8个小时,它的探测器的磁场最终测获了28个反质子。

  回溯历史,爱因斯坦提出相对论时,另一群物理学家正在发展量子力学,来描述粒子的行为。与此同时,英国物理学家保罗·狄拉克试图将这两者联系起来。

  狄拉克提出了一个描述电子运动的数学方程式,即狄拉克方程。这是一个既具有量子力学特征,又满足狭义相对论要求的方程。在方程中,和电子共同存在的还有另一种粒子。它并不是传统带负电荷的电子,而是奇怪的带着正电荷的电子——也就是电子的反粒子。

  1931年,狄拉克预言了电子的反粒子即“反电子”的存在,他还进一步提出质子及其他粒子也应该有相应的反粒子。如果所有粒子都有反粒子,那么就有可能存在完全由反粒子组成的物质,这种物质就是反物质。这是人类第一次意识到可能存在反物质。

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  作者: 孔祥宇 [责任编辑: 张端颖]

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