2019年07月30日 16:11 新浪网 作者 90后叔叔看娱乐
世间万物有阳就有阴，有正就有反，放入整个宇宙也适用。有看的见的明物质就有看不见的暗物质，有正粒子组成的物质，就有反粒子组成的物质。
对于宇宙中的物质，物理学家有几种不同的归类方法。但其中最令我们这些普通人好奇的，还是“物质-反物质”的分类。该理论认为，每个粒子都拥有一个质量相同、但电荷相反的反粒子，就像它的镜像一样。在宇宙大爆炸刚刚发生后，宇宙中物质与反物质粒子的数量应当完全相等。两者相遇后，便会瞬间湮灭、并释放出能量。因此有人甚至得出了“宇宙不应该存在”的结论。但不知为何，构成宇宙中万事万物的粒子，几乎全都是普通粒子。据欧核中心指出，宇宙中每10亿个粒子中，只有1个为反粒子。
为更好的认识反物质，科学家将欧核中心的反质子减速器作为研究工具。反质子减速器能够产生反质子，并减慢其运动速度。反氢激光物理仪器（ALPHA）再将这些反质子与正电子相结合，组成一个反氢原子。研究人员设法固定住反氢原子后，便可以用研究普通原子的方式对其进行分析。在每轮实验中。
反氢激光物理仪器会用激光脉冲发射出500个反氢原子，使原子中的电子跃迁至更高能级。
接着，这些电子再跃回较低能级，反氢原子便会释放出带有标志性波长的光子。这就是著名的莱曼-阿尔法跃迁，常被天文学家用来研究极远处的天体。研究人员对发射出的光子进行了测量，发现它们的波长与普通氢原子发射的完全相同。研究人员原期望找到一些反物质与物质的不同之处，但却发现它们毫无分别。如果能够弄清楚反物质和普通物质之间的任何区别，都可以帮助我们弄清为何宇宙并未在大爆炸之后即刻湮灭、化为乌有。
探寻反物质星系
在浩瀚的宇宙中有没有反物质？有没有反物质组成的反恒星和反星系？这是物理学家和天文学家关心的问题。一些物理学家认为在宇宙诞生后的第1秒内，物质和反物质都没有被对方完全消灭，他们在宇宙中占据了各自的地盘，因此推测在宇宙的某个空间，可能潜伏着反物质，形成反恒星、反星系，甚至是反生命。
美国宇航局AMS利用实验设备“反物质太空磁谱仪”在太空轨道上搜寻反物质星系和暗物质。
据科学家介绍，反物质太空磁谱仪重约6900多公斤，造价约为20亿美元。该设备将装备于国际空间站，主要用于搜索宇宙射线以及来自外太空的高能带电粒子。反物质太空磁谱仪将采用一个重约1900公斤的磁铁来产生一个强大的均匀磁场，该磁场比地球磁场要强3000多倍。磁场可以折射宇宙射线，从而探测器能够分析出宇宙射线的各种属性，如电荷、速率等。
在2003年“哥伦比亚”号航天飞机失事后，美国宇航局最初决定反物质太空磁谱仪升空计划取消。后来，在科学家们的大力游说下，反物质太空磁谱仪任务得以恢复。科学家们替换了反物质太空磁谱仪上的磁铁，并重新装上了更大体积的中国制造磁铁，从而大大延长了反物质太空磁谱仪的使用寿命，使其可以一直服役至2020年，这也是国际空间站的预期寿命。
诺贝尔奖得主、美国宇航局反物质太空磁谱仪项目首席科学家丁肇中介绍说，“这一项目已开展了17年，共有16个国家600多名物理学家参与其中，这已成为一个重要国际合作项目。我们已经反复检测过多次以确保它能够正常工作。现在我们已经发射升空了。”
搜寻宇宙射线和反物质
宇宙射线所携带的能量比任何人工粒子加速器能够产生的能量要高出数百万倍。因此，它们能够揭示出宇宙奥秘的点点滴滴，这是地球上任何实验都无法取得的成果。科学家们希望，通过分析宇宙射线，反物质太空磁谱仪能够解决大量现有最困惑的科学难题，如反物质星系是否存在，暗物质究竟是由什么组成的等。
在物理学领域中，一个最困惑的谜团就是已知宇宙中的物质与反物质问题。如果反物质太空磁谱仪能够探测到反氦或更重的反物质元素，那么这将是反物质星系存在的强有力证据。反物质星系可能就是由大量的反物质恒星组成。
物理学的另一大谜团就是暗物质问题。对于这种看不见、而且至今仍未确认事物的属性，科学家们仍然知之甚少，他们只能通过引力效应得知宇宙中有大量暗物质的存在。对于暗物质，一个最主要的候选者就是一种被称为“中性子”的粒子。如果中性子确实存在，当它们相互碰撞时，就会释放出大量的高能反电子，这种高能反电子就是反物质太空磁谱仪所要探测的对象。
丁肇中表示，“在长期研究宇宙射线的过程中，这将是第一次以极高的精确度去完成探测任务。因此我们进入了一个新的领域，但我们确实不知道将会发现什么。”
反物质太空磁谱仪最初是由丁肇中于1994年提出设计构想。该设备的目标就是在太空中研究宇宙射线，因为地球上的大气层是研究工作的主要障碍。丁肇中介绍说，“在太空中，有两种类型的粒子，一种是没带电荷的，也就是光线和微中子。在过去一个世纪中，我们对太空的理解主要基于太空中和地面上大量望远镜的观测数据。对于宇宙射线之类的带电粒子，由于它们带有电荷，因此它们肯定有质量。因为有质量，所以它们肯定会被地球大气层吸收。因此，必须要到太空中观测它们。”
研究带电粒子上的电荷，需要一个磁铁。根据最初设计方案，反物质太空磁谱仪上安装的是一个超导磁铁，使用寿命为三年，直至冷却用的液态氦耗尽为止。丁肇中解释说，“当我们在一个模拟太空环境的热真空容器中测试这种超导磁铁时，发现它只能维持三年时间，否则就必须重新充液态氦。如果没有航天飞机，根本没法完成这一任务。因此，超导磁铁被取消。”
科学家们决定是否使用永久性磁铁，永久性磁铁比超导磁铁要弱，因此敏感度将要降低30%。现在，中国研制的磁谱仪完全能满足AMS实验在空间运行的要求，并能精确地检测到反粒子。如果反物质磁谱仪的观测证实了远处有巨大的反物质区存在，那么这肯定是一个里程碑式的发现。它的意义不仅证实了宇宙中有反物质天体，更重要的是它对物理学提出了严峻的挑战。
为什么美国国会如此“开恩”，专门花20亿为运送AMS而特批增加航天飞机飞行次数和经费呢？这是因为AMS实验将有可能成为解决宇宙中是否存在反物质和暗物质两个科学难题的最好方法。根据目前公认的大爆炸学说，宇宙是由大约在150亿年前的大爆炸产生的。大爆炸应该产生同样数量的物质和反物质。暗物质我们找不到，我们就迂回地去找，暗物质是由一种特殊的粒子组成，这种粒子之间发生碰撞将产生大量的高能正电子，可以通过AMS是否采集到宇宙中的大量正电子来确定暗物质是否由这种粒子构成的。AMS有望解开困扰物理学家数十年的暗物质之谜。
八年以来，AMS收集了超过1400亿个宇宙线数据，能量高达万亿电子伏。AMS精确测量了宇宙线中的基本粒子（正电子、反质子、电子、质子）、原子核（氦、锂、铍等）和反原子核（反氘核、反氦核）。AMS的实验结果都不符合当前的宇宙射线理论，带来了对宇宙全新的认识。
“阿尔法磁谱仪２”最新探测的正电子流强结果显示，从约８ＧｅＶ（８０亿电子伏特）的能量级开始，关于正电子流强的探测结果曲线与传统宇宙线碰撞模型的预测曲线相比开始上升，前者随后在约１ＴｅＶ（１万亿电子伏特）的更高能量级处又显示出急剧减少的趋势，这个现象很好地符合相关暗物质模型。
另一种对这个现象的解释是相关正电子来源于脉冲星等天体。
反物质武器是核武器威力的10000倍
反物质研究成为目前各国研究的重点。它是目前核武器中最强、最重要的一种。物质与反物质相撞会将将近100%质量转化成能量(高能伽玛射线)，而利用核聚变反应的氢弹则大约是只有7-10%的质能转换。
但一旦发明出来且触发，极为可能造成人类浩劫，太多数量的反物质武器甚至可以造成世界毁灭。反物质武器究竟有多厉害呢？根据研究发现几克反物质武器所产生的威力相当于一颗中型战略核弹爆炸所释放的能量，1克反物质就能够为23架航天飞机提供动力，用数十毫克反物质作燃料推动太空船，一个半月就可以抵达火星，这些都足以说明反物质能够产生巨大的能量。只要使用3g的反物质作为武器弹药，就能够让地球不复存在。3000g的反物质基本能够炸掉大半个太阳系。
美国费米国立加速器研究所，法国和瑞士合建的欧洲研究中心，俄罗斯高能物理研究所都在做此研究。中国的反物质研究所始于80年代初，由世界著名的核物理学家、反物质发现者赵忠尧担任技术顾问，因此西方称他为“中国反物质武器之父”。
中国宇航学会马兴瑞认为：“可以预见，未来的5年将是中国航天事业新一轮的快速发展时期，在关键核心技术攻关、重大航天系统建设等方面取得重大突破，逐步缩短与美国、俄罗斯等航天强国的差距，推动中国从世界航天大国迈向航天强国”。
中国宇航学会作为中国航天科技学术机构和重要国际交流窗口，如何履行好推动航天技术创新、支撑国际化发展、培养领军人才的使命和责任，提升中国航天的国际知名度和国际声誉，中国宇航学会任重道远。
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