記得有個(gè)叫做《蒼蠅人》的電影，說(shuō)得是某位天才或者瘋狂的 科學(xué)家，試圖利用將人體解析成最基本的物質(zhì)構(gòu)成態(tài)然后以波的形 式發(fā)送到另外的地方再組合還原，達(dá)到以光速運(yùn)送人類旅行的目的。 不過(guò)試驗(yàn)中居然有只蒼蠅飛進(jìn)了他的儀器，結(jié)果他就變成了人頭蒼 蠅身的惡心形象。與其說(shuō)是科幻片，到不如說(shuō)是恐怖片，因?yàn)槟莻€(gè) 最后的人頭蒼蠅身實(shí)在是真正成為當(dāng)時(shí)正端著飯盆的我的嘔吐的對(duì) 象。不過(guò)片子的構(gòu)思從物質(zhì)構(gòu)成角度來(lái)說(shuō)，到還是有點(diǎn)意思的，因 為人體與我們周遍的世間萬(wàn)物解析到物質(zhì)構(gòu)成最基本單位確實(shí)沒(méi)什 么區(qū)別。 這一點(diǎn)，人類的老祖宗早就開(kāi)始考慮了。如同《道德經(jīng)》里所 說(shuō)：“道生一，一生二，二生三，三生萬(wàn)物。”古希臘人也就認(rèn)為 水、火、空氣和泥土是構(gòu)成物質(zhì)的基本元素。時(shí)至今日，人類已經(jīng) 發(fā)現(xiàn)，物質(zhì)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。再往下劃分，物質(zhì)又可以分成強(qiáng)子——由夸克組成， 包括上夸克、下夸克、奇異夸克、粲夸克、底夸克和頂夸克；輕子 ——包括電子、電子中微子、μ子、μ子中微子、τ子、τ子中微 子；還有傳播子——傳遞強(qiáng)作用的各種膠子。物質(zhì)組成的研究，幫 助人們重新認(rèn)識(shí)了物質(zhì)的世界，也幫助人們認(rèn)清了物質(zhì)之間的各種 相互作用。 不過(guò)，世界上的萬(wàn)物是否可以統(tǒng)歸入物質(zhì)范疇呢？答案應(yīng)該是 對(duì)的，不過(guò)，這里的物質(zhì)得再解釋一下，那就是正物質(zhì)與反物質(zhì)。 正物質(zhì)的概念就如同人們現(xiàn)今普遍理解的含義，但反物質(zhì)又是什么？
安德森拍到的第一張正電子軌跡照片。正電子從上往下運(yùn)動(dòng)， 穿過(guò)氣室中央的鉛板。其軌跡因磁場(chǎng)的作用而呈弧狀。 ?。保梗常材?，美國(guó)科學(xué)家安德森發(fā)現(xiàn)了一種特殊的粒子。與之 前發(fā)現(xiàn)的電子相比，其質(zhì)量和帶電量完全相同，但它帶的是正電， 而電子帶的是負(fù)電。因此，這被稱為正電子。正電子也就是電子的 反粒子。正電子的發(fā)現(xiàn)，毫無(wú)疑問(wèn)的引發(fā)了科學(xué)家們新的探索之旅， 而就此，一個(gè)反物質(zhì)的世界如同沉睡千年的底下宮殿逐漸呈現(xiàn)在人 們眼前：１９５５年，反質(zhì)子在美國(guó)的一家實(shí)驗(yàn)室中被發(fā)現(xiàn)，其后 人們又發(fā)現(xiàn)了反中子。到上個(gè)世紀(jì)６０年代，基本粒子中的反粒子 差不多全被人們找到了。
通古斯大爆炸是反物質(zhì)引起的嗎？ １９０８年６月３０日格林尼治時(shí)間零時(shí)，俄羅斯西伯利亞?wèn)| 起勒拿河、西至葉尼塞河直線距離約１５００公里的廣大地區(qū)上空， 一個(gè)巨大的天體拖著長(zhǎng)長(zhǎng)的煙火尾巴，伴隨著雷鳴般的轟鳴飛過(guò)東 起勒拿河、西至葉尼塞河，直線距離約１５００公里的天空。隨后， 人們感到三次強(qiáng)烈的爆炸，伊爾庫(kù)茨克地震站測(cè)定其爆炸當(dāng)量相當(dāng) 于１０００至１５００萬(wàn)噸ＴＮＴ炸藥。爆炸后的幾天里，東至勒 拿河、西至愛(ài)爾蘭、南至塔什干、波爾多（法國(guó)）一線的北半球廣 大地區(qū)連續(xù)出現(xiàn)了白夜現(xiàn)象。爆炸之后，科學(xué)家們?cè)谌~尼塞河中、 下游和勒拿河支流維季姆附近，先后發(fā)現(xiàn)了３個(gè)與月球火山口相似、 直徑為９０至２００米的爆炸坑和一片面積約２０００平方公里的 被沖擊波擊倒的原始森林。在隨后的探險(xiǎn)考察中，科學(xué)家們還發(fā)現(xiàn) 爆炸地區(qū)土壤被磁化，１９０８至１９０９年的樹(shù)木年輪中出現(xiàn)放 射性異常，某些動(dòng)物出現(xiàn)遺傳變異。由于現(xiàn)場(chǎng)沒(méi)有發(fā)現(xiàn)任何隕石碎 片等，基本排除流星或隕石墜落等。一個(gè)可能的解釋，就是反物質(zhì) 造成了這一著名的通古斯大爆炸。 科學(xué)家研究認(rèn)為，宇宙中存在著我們看不見(jiàn)摸不著的“反物質(zhì) 世界”，它的基本屬性同我們周圍的世界正好相反。反物質(zhì)的原子 核是由反質(zhì)子和反中子構(gòu)成的“負(fù)核”，外有正電子環(huán)繞。反物質(zhì) 一旦同我們世界的“正物質(zhì)”接觸，便會(huì)在瞬間發(fā)生爆炸，物質(zhì)和 反物質(zhì)變?yōu)楣庾踊蚪樽?，釋放巨大能量，產(chǎn)生“湮滅”現(xiàn)象。
銀河系中央，物質(zhì)與反物質(zhì)湮滅時(shí)產(chǎn)生的γ射線爆。康普頓衛(wèi)星1997年攝。 迄今為止，人們已經(jīng)多次證實(shí)了反物質(zhì)的存在。１９９５年， 歐洲核子研究中心（ＣＥＲＮ）的科學(xué)家在世界上制成了第一批反 物質(zhì)——反氫原子?？茖W(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(huì)產(chǎn) 生正電子，剛誕生的一個(gè)正電子如果恰好與負(fù)質(zhì)子流中的另外一個(gè) 負(fù)質(zhì)子結(jié)合就會(huì)形成一個(gè)反氫原。在累計(jì)１５小時(shí)的實(shí)驗(yàn)中，共記 錄到９個(gè)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 圍之中。因此它們的壽命極短，平均壽命僅為３０納秒（一億分之 三秒）。１９９６年，美國(guó)費(fèi)米國(guó)立加速器實(shí)驗(yàn)室成功制造了７個(gè) 反氫原子。 目前，在實(shí)驗(yàn)室中制造正電子、負(fù)質(zhì)子等反基本粒子已是輕而 易舉，而將正電子與負(fù)質(zhì)子組成反原子尚十分困難，因?yàn)閷⑦@兩種 粒子結(jié)合在一起并且能證實(shí)它們結(jié)合成反原子的工作十分復(fù)雜，因 此科學(xué)家需要研制功能更強(qiáng)大的研究工具。而且，人們還有一個(gè)普 遍的疑問(wèn)，那就是反物質(zhì)如何能存儲(chǔ)在物質(zhì)的世界里？ 科學(xué)不是萬(wàn)能的，但真正的科學(xué)總是可以帶來(lái)無(wú)限可能。就在 今年２月，歐洲核子研究中心的科學(xué)家日前宣布，他們可能已經(jīng)成 功的實(shí)現(xiàn)捕捉并存儲(chǔ)反氫原子?？茖W(xué)家審慎的表示，他們相信已經(jīng) 存儲(chǔ)了數(shù)千個(gè)反氫原子，但尚需等待進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)證實(shí)。
CERN的反質(zhì)子收集器（AC）和反質(zhì)子存儲(chǔ)器（AA）裝置 據(jù)《新科學(xué)家》雜志報(bào)道，歐洲核子中心的科學(xué)家杰拉爾德· 加夫列爾瑟領(lǐng)導(dǎo)的一個(gè)科研小組，使用高能磁場(chǎng)捕捉在該中心粒子 加速器中實(shí)驗(yàn)得到的反質(zhì)子，然后引入正電子流，并使用電場(chǎng)對(duì)其 減速，再使得兩種粒子匯合在被稱為“粒子陷阱”的結(jié)構(gòu)中。由于 物質(zhì)或者帶有正電荷或者帶有負(fù)電荷，因此它們可以被保存在具有 適當(dāng)電磁場(chǎng)結(jié)構(gòu)的“陷阱”中。之后科學(xué)家再將該粒子陷阱放置入 電場(chǎng)條件下，結(jié)果發(fā)現(xiàn)部分粒子出現(xiàn)無(wú)法移動(dòng)的現(xiàn)象?？茖W(xué)家認(rèn)為， 這表示兩種反粒子結(jié)合形成了中性的反氫原子。 加夫列爾瑟認(rèn)為，“這種條件下很難認(rèn)為沒(méi)有反氫原子的存在”， 只是他們還不能確定具體存儲(chǔ)了多少反氫原子。但他同時(shí)表示，希 望能夠在該中心的粒子加速器恢復(fù)運(yùn)轉(zhuǎn)后，可以重復(fù)確認(rèn)上述發(fā)現(xiàn)， 以期最終確證這一研究成果。如果上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果最終得到證實(shí)，將 為人類在物質(zhì)認(rèn)知領(lǐng)域帶來(lái)重大突破。  |
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春上萊茵早
