“暗物质”与“反物质”浅谈

在世纪之交,科学革命发生的前夜,一个涉及到当今基础科学最前沿的有关"暗物质"与"反物质"问题,成了各国科学家竞相研究的课题。"暗物质"是什么近年来积累的大量观测证据表明,宇宙中有90%以上的物质是不能用现有的仪器直接观测到的,只能通过引力效应等方法间接证明它们的存在.这些神秘的"暗物质"(也称"下落不明的质量")究竟是什么性质的物质呢?其实,"暗物质"就是比巳知的最小物质结构——原子更深层次的一种微观物质结构,它包括科学家们预言的和已经发现的许多微观物质粒子(如夸克、中微子……).为了便于解释,本文给这一层次的微观粒子选用一     

反物质的任务

在我们这个宇宙的小小角落里，没有人看到过反物质星系或反物质星体。但并不是说在遥远的地方它们不存在。事实上可能它们组成了半个宇宙。几个想寻觅新境的物理学家认为现在是查清它们的时候了。美国航空航天局出于自身的理由，对此表示支持。1984年秋，M·塞拉蒙（M·Salamon）和S·艾伦（S·Ahlen）用低预算的传统方法寻找字宙中的反物质。当时，塞拉蒙在加州大学伯克莱分校，艾伦在印地安那大学工作。他们用过去剩余下来的部分实验经费，装置了一台由一块超导磁体和一些精致的电子器件组成的反物质检测器。他们把这个奇妙的装置安上…     

宇宙怪物——Q球

听了亚力山大·库森科 (ＡｌｅｘａｎｄｅｒＫｕｓｅｎｋｏ)的谈话 ,你也许以为他在讲科幻小说中的某种怪兽。他说 ,Ｑ球“吃”得不很多 ,“但它们在地球上的行为肯定是不平常的。”它们非常微小 ,若你把它放在桌上 ,它将像针尖那样穿过桌面直入地心。库森科所说的Ｑ球是一种奇异物质的微球 ,它们可能弥漫在空间。每个Ｑ球内都藏着一个新的宇宙。这是因为在Ｑ球内部 ,不存在我们所熟悉的、把世界组合起来的力。这种特性 ,具有惊人的后果。意味着每个Ｑ球都在破坏宇宙的规律和秩序 ,它吸收普通物质 ,并迫使后者按Ｑ球的规律存活下去。但迄今…     

反物质的世界

自然界的每一种粒子在奇妙的镜面世界中，均有一个反物质的伴侣，当两者相遇时，它们会以辐射形式而湮没，物理学家们通过实验已创造出反粒子、甚至已制造出反物质原子。当人们问20世纪最惊人的发现是什么时，很少有人怀疑是德国量子物理学家W·海森堡（WernerHei－senberg）发现的测不准原理。按照他的意见，在本世纪30年代自从预测和发现了反物质，它像魔镜一样已在宇宙中出现。由此我们能看到反物质粒子，每一种均对应了物质世界中的一种粒子，但是许多性质相反或相对映。那么进一步情况会是什么？如果物质粒子接近或碰到其“对映物”…     

神秘的γ射线会来源于宇宙弦吗？

来自银河系核球的γ射线行一个明显的511kcV的能量，这说明该射线是由电子和其反物质配偶正电子互相湮灭产生的。但这些正电子来自何处呢？曾有人提出种种正电子源的候选，包括超新星、黑洞、中子星和低质量的暗物质粒子与其反粒子的湮灭。但美国弦论学家Tanmay Vachaspati却认为超导宇宙弦是正电子的源泉。     

粒子物理发展的新趋势

粒子物理发展的新趋势西南交通大学教授焦善庆自贡教育学院教授蓝其开数十年来,人们认为组成物质的最小单元———夸克（即层子）是不可再分的点粒子,据此建立起来的标准模型,长期以来一直统治着基本粒子领域的研究,并且已取得巨大成功。然而夸克是否有亚结构,也一直...     

宇宙学的暗物质疑难

宇宙学的所谓低温暗物质理论把粒子物理学、宇宙学以及星系和星系团形成的理论结合起来成为一个精巧的整体。而今这个令人难忘的理论何以会陷入困境?     

20世纪的宇宙物理学

暗物质、Ω和最初的一微秒再过 50亿年左右 ,太阳连同我们的地球就要灭亡了。大约在同一时间 (前后可能相差 1 0亿年 )仙女座星系也要和我们的银河系相撞。但是 ,宇宙会永远膨胀下去吗 ?如果不会 ,它最终会塌缩成一个新的奇点 ,而万物都将遭受到和不小心坠入黑洞的宇航员一样的命运吗 ?问题的答案取决于无处不在的引力到底能对宇宙的膨胀产生多大的负面作用。直接计算的结果表明 ,如果宇宙的平均密度大于每立方米 5个重子 (即所谓的临界密度 ) ,那么 ,它最终将收缩成最初的状态(重子是质子和中子的总称 ,所有原子都含有重子 )。听起来 ,这个…     

暗物质之谜

我们能够感知暗物质对浩瀚宇宙产生的巨大影响,却捕捉不到它的行踪。在物理学上,物质之间有四种作用力,而暗物质只通过引力与其他物质发生作用;暗物质占据着宇宙中22%的质量,25%的能量,而对于它何以有如此巨大的能耐却无人知晓;暗物质的存在为构建宇宙大尺度结构发挥了重要作用,而在小尺度宇宙结构中它却不露身影。那么,暗物质究竟是一种什么样的物质呢?     

暗物质粒子发现在即?

暗物质的性质是宇宙学、粒子物理学和引力的核心问题之一,它或许是由宇宙早期产生的不为人知的粒子所组成（针对这些粒子的探测以及相关技术的研发目前取得了长足的进步）。在下一个10年里,来自于直接探测、大型强子对撞机和γ射线大视场空间望远镜的探测结果,将开启人们真正了解暗物质的大门。     

为什么要建大型强子对撞机

简单地说,建造大型强子对撞机(LHC)的目的,就是帮助家回家粒子物理学中一些十分关键、却又一直悬而未决的问题.     

阿尔法磁谱仪实验及其首个物理结果

正阿尔法磁谱仪是人类送入太空的大型高能粒子探测器,其实验的物理目标是寻找宇宙中的反物质、暗物质及精确测量宇宙线的成分和能谱。阿尔法磁谱仪(Alpha MagneticSpectrometer,AMS)是国际空间站(International Space Station,ISS)上唯一的大型高能粒子探测器,也是人类送入太空的第一个大型磁谱仪。AMS实验是丁肇中领导的大型国际合作项目。参加AMS实验的科学工作者来自三大洲(美洲、欧洲、亚洲)的16个国家和地区,共有60个大学或研究机构的600多人。AMS实验AMS实验分为两个阶段,第一阶段的探测器AMS-01于1998年6月2日至6月12日搭载美国航     

化学：支撑可持续发展的基础科学

化学是研究物质的结构、性能和转化过程的科学,更是创造新物质、探索新应用的学科。化学与物理学、生物学等学科共同构成了自然科学的核心基础。     

万物之理

有没有一个单独的统一了自然界显著多样性的深刻的理论？是不是正发现了粒子物理线索到万物之理的一个有趣的模式？某些物理学家正想回答这两个问题。爱因斯坦曾经说过“宇宙中最不可理解的事情,实际上是都可以理解的。”宇宙的体积之大不可相信,其所包含事物之多不可想象。至今我们已能模拟出它的大部分历史,阐明它的结构,预测它的未来,了解其所含有客体的迷惑多变的行为。我们之所以能做这些事是因为我们了解到所有事物都是通过一个关系网把它们联结在一起的。我们把它们称之为物理定律。万物归一个好的物理学定律或理论的工作就是用…     

捕捉“上帝粒子”:一场人类智慧的接力赛

对粒子物理学家们来说,证明希格斯玻色子的存在固然皆大欢喜,证明希格斯玻色子不存在也同样可喜可贺,因为真相的出现就是胜利……缺席的玻色子宇宙大爆炸理论虽然相对合理地解释了有关宇宙起源的种种困惑,但对宇宙中的物质如何演变,恒星和星系如何形成则要仰仗经典力学理论的帮助才能予以回答。当年牛顿看见苹果从树     

11个物理难题牵涉的11种基本粒子

什么是暗物质?什么是引力?为什么宇宙如此平滑?这些谜题中每一个都含有一种粒子。在上世纪30年代末,诺贝尔奖得主伊西多.拉比(Isidor Rabi)得知发现了较重的电子,他为此问道是什么原因造成的?在过去的四分之三个世纪里,他曾多次重复这个问题。我们现在知道,困扰拉比的μ子是仅依照其质量不同而分的三个类电子的粒子家族之一。     

双星对称黑洞模型及其时空特征

对称分布的双星黑洞具有单一黑洞所不具有的性态,它可以解释已观测到的天体的某些现象,如反物质存在问题、黑洞封闭性问题、宇宙膨胀与收缩问题、能量吸收与释放问题、巨大能量来源问题、黑洞与白洞问题等。