認(rèn)識反物質(zhì)

反物質(zhì)是什么 物質(zhì)是由分子和原子組成，原子是由帶負(fù)電的電子和帶正電的原子核組成，如果由帶正電的電子與帶負(fù)電的原子核組成原子，那么就是反原子，由反原子就可組成反物質(zhì)。物質(zhì)和反物質(zhì)相遇就會爆炸成光輻射(稱為“湮滅”)。反物質(zhì)是科幻的主要內(nèi)容之一，不過現(xiàn)在這些科幻內(nèi)容正在逐步變成現(xiàn)實。今年9月18日，歐洲核子研究中心在英國《自然》上宣布已成功制造出約5萬個反氫原子，這是人類首次在受控條件下大批量制造反物質(zhì)。反物質(zhì)再次成為人們關(guān)注的對象。

反物質(zhì)的用途 科學(xué)家研究反物質(zhì)有什么用呢?科學(xué)家目前可預(yù)測的一個可應(yīng)用的特點是物質(zhì)與反物質(zhì)相遇會釋放出所有的能量，能量釋放率要遠(yuǎn)高于氫彈爆炸，因為后者只釋放了物質(zhì)內(nèi)所蘊(yùn)含能量的一小部分，攜帶反物質(zhì)進(jìn)行星際旅行，可以減少攜帶的燃料質(zhì)量。不過，一項重大科學(xué)突破問世時，是很難估計它的應(yīng)用前景的。曾有一位貴婦人質(zhì)問電的發(fā)現(xiàn)者法拉第：“電有什么用呢?”法拉第巧妙地反問道：“新生的嬰兒有什么用呢?”當(dāng)100多年前，湯姆森發(fā)現(xiàn)電子時，他不會想到這一突破會應(yīng)用到我們現(xiàn)在的電視、手機(jī)、電腦中。20世紀(jì)60年代科學(xué)家發(fā)明激光器時也不會想到激光居然會應(yīng)用到商店貨物上的條形碼、身份證上的防偽標(biāo)記、燈光閃爍的迪斯科舞廳中。回顧歷史，我們可以斷言，也許在不久的將來，反物質(zhì)會給我們帶來一個又一個驚喜。

如何制造反物質(zhì) 通過使用高能粒子對撞機(jī)(也叫做離子加速器)可以制造反物質(zhì)。歐洲核子研究中心建造的離子加速器，是沿環(huán)繞超磁場排列的一些巨大的隧道，超磁場可以使原子以接近光速的速度推進(jìn)。當(dāng)原子通過加速器出來時，它轟擊目標(biāo)，創(chuàng)造出粒子。這些粒子中的一部分，就是用磁場分離的反粒子。這些高能離子加速器每年只能產(chǎn)生幾個毫微克的反核子。一毫微克是一克的十億分之一。一年之內(nèi)在歐洲核子研究中心產(chǎn)生的反核子的總和，只夠一個100瓦的電燈泡亮3秒鐘。

科學(xué)家利用加速器，將速度極高的負(fù)質(zhì)子流射向氙原子核，以制造反氫原子。由于負(fù)質(zhì)子與氙原子核相撞后會產(chǎn)生正電子，剛誕生的一個正電子如果恰好與負(fù)質(zhì)子流中的另外一個負(fù)質(zhì)子結(jié)合，就會形成一個反氫原子在累計15小時的實驗中，他們共記錄到9個反氫原子存在的證據(jù)。由于這些反氫原子處在正物質(zhì)的包圍之下，因此它們的壽命極短，平均為一億分之三秒(30納秒)，無法存儲及進(jìn)行后續(xù)研究。