“暗能量”、“暗物质”和“反物质”,这三者有什么关系?
反物质和暗物质风马牛不相及,它们完全是两回事。先说说反物质。顾名思义,反物质就是反的东西,假定我们生活中的一切都是“正”的,那么“反”的就是与我们生活“正”的相反的,如反电子、反质子、反原子,以及由这些反原子组成的反物质,如反人、反地球等等。
但这些反物质遇到正物质的时候,就会湮灭,在湮灭中爆发出巨大能量。
这种爆发被认为是迄今为止最完美完全的质量能量释放,是最干净彻底的能量爆发,符合爱因斯坦质能方程智能转换规律。
爱因斯坦质能方程为:E=MC²
根据这个方程,我们可以计算出1克的质量完全释放可以得到90000000000000(90万亿)焦耳的能量,相当于2500万度电,或者21510吨TNT炸药威力。
反物质与正物质湮灭是同质量进行的,因此1克反物质与1克正物质湮灭的能量就是180万亿焦耳。
反物质在我们世界存在十分稀少,所以才能够让我们这个世界稳定。否则岂不随时都湮灭了?
再来说说暗物质。暗物质是上世纪发现宇宙中充满着的一种看不到的物质。
要知道,人的眼睛能够看到东西,是因为物体有光线或者反射光线,暗物质既不发光也不反射光线。
而且这种物质几乎不与任何其他的物质发生作用,这就没有办法测量了。
但这种物质又是确确实实存在的,因为它有引力作用。
我们宇宙的所有天体都是在万有引力的作用下运行的,星系也是由于引力作用而凝聚在一起。
但大量的天文观测中发现,一个星系可见质量不足以使星系保持现在这种样子,与牛顿万有引力定律不符,其中必有一种力量在发生着主导作用。
这种现象,只能假设有某种看不到的物质在发生作用,才能够得到解释。科学家们观测研究了近百年,还是没有看到这种物质。他们把这种看不到的物质称为暗物质,这就是暗物质的由来。
经过计算,暗物质占有宇宙全部物质总质量的85%,可见物质只占有总质量的15%。
进一步研究发现,宇宙总质能中,可以看到的物质只占有总量的4.9%,暗物质占26.8%,暗能量占有68.1%。
现代天文物理学研究认为,暗物质主导着宇宙星系之间的引力平衡,而暗能量着是宇宙膨胀的主要力量。暗物质和暗能量的较量,决定着宇宙的走向和归宿。
反物质的产生关系到宇宙是怎么来的这个根本问题。
量子力学认为,在真空量子泡沫中,充满着不确定性的能量涨落,这种涨落本来是正负平衡的,也就是虚粒子是正负相等成对出现的,一出来就很快相撞湮灭。
但某种不平衡导致残留了一部分正物质,这就产生了我们的世界。
现在我们的世界是正物质世界,虽然到处都有极微量的反物质出现,这些都是粒子级的,对我们世界没有什么影响。
但也有理论认为,在宇宙某个角落,存在着反物质世界,当正反物质世界遇到一起时,就是末日,会湮灭得一点残渣也不留。
现在研究反物质,更重要的是利用其巨大完美的质能转换。如果能够找到或制造出足量的反物质,而且能够利用它,就能够获得最顶级的能源,使人类文明升级到新的高度。
反物质制造是十分困难的事情,全世界科学家研究了几十年,捕捉到的反物质还不够烧开一杯开水,而耗费的财力则以万亿美元计,人力物力更是无可估量。
最难办的还是反物质非常难以保存,因为一遇到正物质就湮灭了。现在主要采用的超低温磁力阱技术,将粒子级的反物质拘束在低温磁力阱中,不让其接触任何物质。
因此反物质的研究还任重道远。
暗物质研究进展。暗物质到底是什么,人类一直想捕捉到这个有隐身法的鬼怪。
2015年,中国科学院发射了一颗叫“悟空号”的暗物质粒子探测卫星,寓意依靠“孙猴子”的火眼金睛让这个鬼怪现出原形。
但迄今为止,除了发现一些高能射线,并没有得到暗物质存在的直接证据。
世界上许多国家研究机构都想了种种办法来探测暗物质,比如在数千米地层深处就有数十个高端探测装置,企图捕捉到某个暗物质撞击到原子的踪迹;太空中发射了不少卫星,企图分辨出暗物质湮灭的高能射线;大型对撞机也作了无数实验,看看有没有暗物质特征新的粒子出现。
经过百年探索,科学界已经给出暗物质的基本特征:参与引力作用;高度稳定;不参与电磁作用;运行速度远低于光速。
因此暗物质不属于我们目前发现的任何粒子,包括中微子。现在科学界锁定了“轴子”进行研究,看是不是暗物质的组成。这种“轴子”是一种非常轻的中性粒子,其本征态与暗物质中的暗物质粒子似乎存在着很强关联性,需要通过探索来肯定或者排除。
但“轴子”本身也还是一种天体粒子物理和凝聚态物理的预言存在,认为是一种自然界存在的亚原子粒子。
就像反物质研究一样,暗物质的研究同样任重道远。
暗物质是指宇宙中无法直接观测到的物质,但它是实际存在的,暗能量是宇宙中的一种能量,它同暗物质一样都是来解释宇宙中某些现象而提出的。反物质指的是正常物质的相反态,正反物质在一起会发生湮灭。他们之间没有直接联系。
反物质是一种与普通物质各项特性都相反的物质,基本定义就是能相反的特性都相反。
暗物质同样是一种假设的物质,来解释星系质量构成比例的,它是一种有静止质量,参与引力相互作用的物质。
暗能量和暗物质类似,只不过暗能量是用来解释宇宙加速膨胀的,暗能量占宇宙总质能的68.3%,这巨大的能力推动了宇宙脱离引力的束缚加速膨胀。
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