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奇异物质:反电子、反质子、反中子在香蕉中的发现

时间:2023-08-17 理论教育 版权反馈
【摘要】:“好极了,因为反电子、反质子、反中子已经被机器陆续探测到了,这些粒子能够拼装组成反物质。”[1] 香蕉中含有天然放射性同位素钾40,每1小时左右钾40的衰变就会吐出一个带正电荷的反电子,而物质世界的电子是带负电荷的。1956年,美国物理学家布鲁斯·考克在劳伦斯伯克利国家实验室发现了反中子。

奇异物质:反电子、反质子、反中子在香蕉中的发现

在星星和外婆影像的交互中,钢笔小姐悄无声息地闪到了身后。外婆灵活地迈开双腿,就像过去她健步如飞的时候一样。在星星恋恋不舍的目光中,她来到那面落地镜前。星星透过镜像再次看到她的脸。一张哭泣的悲伤的脸。

“外婆,你怎么啦?!”她不解地大声叫喊。

“嘘,小星星,外婆没有哭,其实她在笑,镜子里的影像完全是反的。”钢笔小姐说出一个奇怪的解释。

旋即,镜子里的“人”走了出来。星星再次揉了揉自己的眼睛,不确定那是不是真正的“走”,因为一切发生得太快了。一片强烈的白光闪过荧屏,外婆再次消失无踪。

“外婆去哪里了?”星星几欲落泪。

“她遇到了自己的‘反物质’。她们一起湮灭了。”

“我不明白‘湮灭’是什么意思,是‘死’了吗?”其实星星也不知道死亡是什么,但爸爸告诉过她,群星也会死,死亡并不是不复存在,而是再也看不见了。这个时候,突然这个词就出现了。

“外婆是一种物质,我们都是物质,那个和她性质完全相反的东西就称为‘反物质’,在这个教具里,反物质住在镜子里。外婆笑嘻嘻,另一个就哭唧唧。”

“教具?什么教具?”

“就是这块荧屏,小星星。”

外婆的笑容重临心头。星星带着哭腔说:“我听不明白你在说什么呀。”

荧屏上又出现了一个影像。这次是穿着背带裤、头戴渔夫帽的人。“是你!”星星冲钢笔小姐喊道。

“就让她来替我解释吧。你抬起手臂,指挥钢笔放进她的口袋里。”像身旁的钢笔小姐一样,荧屏上的虚像也对星星友善地微笑。

“所以刚才外婆也不是真的吗……”

“所有物质,有生命的花朵和蜗牛,或是没有生命的石头和玻璃,都是原子做的,把原子切开,就看到了原子核电子,把原子核再切开,就看到了质子和中子,所以,所有物质都是用电子、质子和中子做的。”在星星沉吟的片刻,那个人已经迫不及待地说道。

“那反物质又是什么呢?”星星疑惑地问身旁的钢笔小姐。(www.xing528.com)

“你可以直接问我。”荧屏上的人率先发话,“反物质就是由反电子、反质子和反中子组成的。电子带负电,反电子带正电;质子带正电,反质子就带负电,电性是相反的;而对不带电的中子来说,在磁性上,反中子和中子是相反的。”星星眨着眼睛,说:“物质是可以看到的,一朵花会在草地上开放,闻得见香味,那么反物质又在哪里呢?”

“聪明的小姑娘。这个问题好极了,每当物质和它的反物质相遇,它们就会同时消失。我们说它们‘湮灭’了。很久很久以前,宇宙还是新生儿的时候,除了有物质,还有反物质,只是不知道什么原因,反物质的数量比物质少,反物质都遇到了物质而湮灭殆尽,所以你看不见它们。”在宽敞的荧屏上,另一位钢笔小姐精神焕发地说道。

“等等,既然看不到,你又怎么知道有反物质存在呢?”没人能轻易说服星星。

“好极了,因为反电子、反质子、反中子已经被机器陆续探测到了,这些粒子能够拼装组成反物质。”

“这些粒子又躲在哪里呢?”

“我们最初找到的是反电子,你肯定想不到,香蕉里就有反电子[1]宇宙射线里更是一点儿也不罕见,再后来,反质子和反中子也在实验室里找到了[2]。”

“那片白光又是什么呢?我还以为是那些光带走了外婆。”朝着荧屏,星星挥动了一下前臂。

屏幕上的钢笔小姐不得不扭摆脖子。“别动,你这个小东西,可别逼我做个小丑,”尽管被迫做出一个滑稽别扭的姿势,她还是称职地解释道,“反物质与物质发生‘湮灭’,两个质量就同时消失了,这意味着物质将丢失100%的质量。”

“想想‘鲸鱼号’屁股后头的瓶子……”钢笔小姐拉了拉星星的衣袖。

“嗨,现在是我的发言时间,你们天天待在一起,我一个人在这个空荡荡的画廊待得够久了。”荧屏小姐笑眯眯地嗔怪道。

钢笔小姐连忙冲她欠了欠身子。

她也报以鞠躬,而后说道:“太阳那么完美、高效的核聚变反应,也只有7‰的质量可以转化成能量,当‘湮灭’发生时,100%的质量就会直接转化成能量。这个引擎,我是说如果造得出来的话,将是无敌的。星空会成为你的嘉年华。”

[1] 香蕉中含有天然放射性同位素钾40,每1小时左右钾40的衰变就会吐出一个带正电荷的反电子,而物质世界的电子是带负电荷的。当这个“反电子”遇上第一个电子,就会发生湮灭,只是产生的能量微不足道。

[2] 保罗·狄拉克(Paul Dirac,1902—1984)在1933年首先预言了反质子的存在,1955年加州大学柏克莱分校物理学家埃米利奥·塞格雷(Emilio Gino Segrè, 1905—1989)和欧文·张伯伦(Owen Chamberlain,1920—2006)透过粒子加速器发现了这种反粒子。1956年,美国物理学家布鲁斯·考克(Bruce Cork,1916—1994)在劳伦斯伯克利国家实验室发现了反中子。

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