反物质是什么(反物质是什么梗)

1928年的一天,著名物理学家狄拉克坐在自己的椅子上,翘着二郎腿,长舒了一口气。

1928年的一天,著名物理学家狄拉克坐在自己的椅子上,翘着二郎腿,长舒了一口气。他刚刚完成了一项伟大的工作,把量子力学领域的薛定谔方程和宇宙量级上的相对论进行了结合,提出了属于他的狄拉克方程。

反物质是什么,人类是如何发现反物质的?

薛定谔方程,是用来描述微观粒子运动的。可是,这个方程也有一个问题,他在计算粒子速度的时候,使用的是正常世界的公式。而在微观世界,粒子都是以接近光速的速度运动着,用宏观世界的公式就显得不合适了,而是要考虑到相对论的效应才可以。

那么,相对论是什么效应呢?


相对论告诉我们:物体的移动是不能超过光速的。举个例子:在赤道上,地球的自转线速度是1670km/h,如果你在赤道上向正东方向以30公里的时速前进,按照宏观世界物体的速度变换公式(伽利略变换),那就是1700km/h。这是没问题的。但如果你在一个0.8倍光速的车上以0.3倍光速向前走,然后还是按照这个方式计算,岂不是1.1倍光速了?

实际上,在接近光速的级别时,我们需要运用另一种速度叠加公式(洛伦兹变换)来计算,那就是:

反物质是什么,人类是如何发现反物质的?

如果你愿意试一下的话,就会发现,当两个叠加的速度都很小时,分母几乎等于1,这个公式和伽利略变换就没什么区别;而当它们接近光速乃至等于光速的时候,计算结果也永远无法超过光速。


于是,狄拉克就把这个变换公式运用到薛定谔方程(当然,其实这里还有其他很复杂的计算和理论,咱们简单地理解一下就够了),从而推导出这个让他满意、让其他人都惊叹不已的狄拉克方程(方程很复杂,我们就不引用了)。

就在狄拉克沾沾自喜的时候,其他科学家提出了疑问:不对啊,你这个方程,搞出了负能级的电子,这是咋回事?

反物质是什么,人类是如何发现反物质的?

好吧,咱们又得跳戏了,讲一讲什么叫负能级。

这个就容易解释一些了,就是说一个原子在正常状态下,电子安稳地围绕原子核旋转,这个状态叫做基态。可是,如果有外界给这个原子施加能量,电子吸收了能量,就跟打了鸡血一样,开始“上蹿下跳”。借用网上的一个比喻,基态下的电子,就相当于一辆车的空档,被激发的电子则像挂了1挡、2挡、乃至5挡一样,嗖嗖跑。

而狄拉克方程告诉我们,电子还有负能级,相当于一辆车还有负挡。当然,这个“负挡”和倒挡还不太一样,而是说电子已经违背常理了。

反物质是什么,人类是如何发现反物质的?

狄拉克把翘着的二郎腿放下来,陷入了深深的思考之中。他提出了一个想法,说负能级的确有,但是已经被电子填满(泡利不相容原理,反正这个理论是错的,不用深入了解),所以我们观察不到。这些负能级电子就像淹没在海洋里了一样,故而提出了迪拉克之海的概念。

这个概念本来就很牵强,就像爱因斯坦提出的宇宙常数一样。很快,海森堡、泡利等人就提出了质疑。最终,狄拉克承认,这个方程相当于一个预言:这些负能级的电子,实际上是带一个正电荷的电子(普通电子带一个负电荷),质量和电子相同,因此这种电子被命名为反电子。

狄拉克的预言很快就被证实,美国物理学家安德森在用云室研究宇宙粒子的时候,就发现了在云室的磁场中和电子偏转方向完全相反,但是角度完全相同的粒子。学过高中物理的朋友可以看出来:偏转方向相反说明电荷相反,角度相同说明质量相同。显然,这个就是反电子。

就这样,人类第一次发现了反物质。

反物质是什么,人类是如何发现反物质的?

接下来,1955年,美国劳伦斯辐射实验室发现了反质子;1965年,美籍华裔物理学家丁肇中发现了反氘核;1995年,欧洲核子研究中心的科学家甚至合成了反氢原子。

那么,科学家为何如此执着于反物质呢?它究竟有何用处呢?我们下一期再介绍。

原创文章,作者:发布专员,如若转载,请注明出处:https://ziliaobaba.com/11666.html

(0)
发布专员发布专员
上一篇 2022年1月2日 12:10
下一篇 2022年1月2日 12:15

相关推荐

  • java在线运行?java在线运行

    Java服务CPU占用过高怎么定位?内存泄露、OOM问题如何解决?如何观察Java服务中的某个类方法的入口参数和返回值内容?等等,这些Java开发中可能出现的问题该如何解决呢,使用现成的工具、平台会非常的方便。 Jarboot…

    2021年11月14日
  • 花甲怎么做好吃?红烧花甲的做法

    没了烟火气,人生就是一段孤独的旅程。今天给大家分享花甲怎么做才好吃?教你10种家常花甲做法,鲜香味美,下酒又下饭,快快收藏吧!   爆炒花甲 食材 花蛤1斤半,葱 姜 蒜适量 做法 1、调个酱汁:料酒一勺➕生…

    2022年11月27日
  • 法学专升本176分可以上吗(专升本法学多少分)

    1.2013年江西农业大学专升本录取分数线1、艺术类录取最低分数176.5分2、计算机类录取最低分数207.5分3、理科类录取最低分数223分4、外语类录取最低分数214分5、文科类录取最低分数212.5分,其中同分者6人,英语成绩分别是80.5,72.5,7

    投稿 2022年1月9日
  • 欧文球鞋全系列?欧文穿过的球鞋

    这次我们来复盘一下欧文系列的球鞋。 相比科比系列,可能欧文系列才是更多人的青春,蝴蝶穿花的突破,花里胡哨的运球,更符合年少轻狂的风格,当然重点还是价格合理。 可惜的是这个季后赛,寄母菇那个不管是有意还是…

    2021年11月10日
  • 生意小投资?适合没经验女性开的店

    目前社会大环境下,赚钱的大生意做不起,比如房地产;做得起的看不上,比如养殖、摆个小摊。看得上的不赚钱,比如服装店、餐饮店。 所以个人认为盲目地创业不如拿钱去学点手艺。中国之大靠什么强大发展起来的?其中…

    2021年11月13日
  • 写邮件格式(邮箱格式怎样写)

    在正式写一封工作邮件之前,有3点需要注意。检查使用邮箱是否为企业邮箱(QQ邮箱等会给人不专业/不被重视的感觉)思考这封邮件是不是真的需要发(邮件比起直接沟通/线上工具,效率上会低一些)邮件有没有公司内部的标准模

    2022年1月3日
  • 怎么做疙瘩汤?老式大疙瘩汤正宗做法

    冬天从暖烘烘的被窝里爬起来已经够委屈了,不来份暖心暖胃的早餐怎么对得起自己?疙瘩汤是当仁不让的首选,简单快手,番茄鸡蛋汤里加疙瘩就完事了,一碗下肚,暖洋洋的清晨时光就开始啦.... 不过早上起来自己做有点…

    2022年11月30日
  • 向大家介绍自己酷酷的文案(自己生日发朋友圈句子文案)

    自己生日怎么发朋友圈1、褪去年少无知,只待岁月静好。祝自己生日快乐!2、过去的一页,能不翻就不要翻,翻落了灰尘会迷了双眼。祝自己生日快乐!3、此刻人生的路上,如果有人给你祝福,你是幸运的;如果没有人给你祝福,你同

    2022年1月8日
  • 国产电视剧排行榜前十名-国产剧十大巅峰之作-国产好剧有哪

    近年来,随着国内电视剧制作水平的不断提升,以及观众审美需求的不断升级,一大批优质国产剧正在成为观众的新宠。从古装剧到现代剧,从爱情剧到谍战剧,应有尽有,让观众在丰富多彩的剧目中得到精神上的满足。本文盘点了近…

    投稿 2024年5月31日
  • 月经安全期计算器(2021安全期计算器)

    每一位备孕的女性,都应当仔细计算自己的排卵期,因为排卵期受孕的概率更大,对于本身比较高龄的备孕妈妈来说,精确计算排卵

    2022年1月12日