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

  • 开京东网店怎么开的,我想做

    开京东网店:一步一步指导 随着互联网的发展,网上购物已经成为了一种日常生活习惯,越来越多的人都在网上购物,而京东网店正是这一热潮的受益者。如果你想开设一家京东网店,那么你需要知道一些基本的知识,以便能…

    投稿 2023年4月16日
  • dnf装备强化模拟器(dnf装备搭配模拟器)

    众所周知,当初100级版本刚出来的时候,也被称之为“百花齐放”,而最后逆转军神两家独大,为何呢?因为大家普遍只在乎伤害高低,而这时候,计算器成为了压倒百花的最后一根稻草,如今110级即将上线,而首个模拟器已经…

    2022年11月25日
  • 突袭玛戈纳洛克

    德拉诺飞行攻略,魔兽世界6.2德兰诺飞行所需成就完成方法,如何在德拉诺飞?自从暴雪宣布解锁飞行之后,这一话题就围绕在玩家们的讨论中。德拉诺飞行所需成就都有哪些?如何完成?相信下文将会为你指明。 『你满足飞…

    2022年11月11日
  • 元旦祝福文案辞旧迎新(元旦祝福文案简短)

    2019年已经接近尾声了,2020的脚步正在慢慢走来,辞旧迎新元旦到,新年喜庆新气象。2020到了,你有哪些励志的话来鼓励自己和他人呢?跨年的时候朋友圈发什么文案好呢?新年跨年说说发什么合适?2020年元旦跨年文案朋友圈说说1、年

    2022年1月6日
  • 什么是数学思维,解说数学知识与数学思维的区别

    数学是一个古老而又基础的学科,它不仅包含了丰富的知识体系,还培养了独特的思维方式。与普通的数学知识不同,数学思维是一种更加抽象和逻辑性的思考方式,它不仅仅是掌握了某些公式和定理,而是通过系统性的训练,培养出…

    投稿 2024年5月10日
  • 德玛西亚什么意思?什么是德玛西亚

    在英雄联盟的排位赛中,每个段位都有不同的段位图标,可是玩了这么久,你知道各个段位的图标有什么含义吗?其实每一个图标都代表了瓦罗兰大陆的一个区域,你能认出几个?   首先是黑铁段位,黑铁段位代表的是比…

    2022年10月16日
  • 熔断器的符号

    熔断器:一种保护电路的重要工具 一、什么是熔断器 熔断器是一种保护电路的重要工具,它可以在电路受到过载或短路时断开电路,从而保护电路不受损坏。熔断器是一种可重复使用的开关,它可以在断开后重新启动,以便恢…

    投稿 2023年8月10日
  • 留学生创业园是个什么单位?留学人员创业园

    一、留学人员创业园申报条件 符合《规范》标准,同时具备下列条件的,可以申报省级留学人员创业园。 (一)政府重视和支持,制定有配套优惠政策。 (二)留学人员相对集中,入园创业的留学人员带有资金、技术和项目…

    投稿 2022年10月24日
  • 福克斯两厢怎么样?福克斯两厢S值得买吗

    相信福特福克斯这款车大家都知道,前些年一直很火爆,尤其是两厢版本,深受年轻人喜欢,并且在当年,福克斯两厢版也的确称得上大众高尔夫一大竞争对手,但随着汽车市场不断更新换代,福克斯却没有之前火了,相信很多…

    2022年10月21日
  • 为什么形容露水是白的?白露过后一夜凉一夜

    “露沾蔬草白,天气转青高。”9月7日,我们迎来了秋季的第三个节气——白露。 “白露秋分夜,一夜冷一夜”。白露正是天气由热转凉的转折点,我国北方大部地区开启夏秋的转换,秋天的版图自北向南不断拓展。我国古代将白露…

    2022年11月27日