自然信息

镜像物质能提供无限的能源吗?某些基本粒子理论认为每种粒子必定有其镜像同伴(mirror partner),例如,电子有一孪生的镜像电子。由于镜像粒子很难与普通物质发生作用,因此有人甚至将这种粒子视为宇宙中的“暗”物质。俄罗斯的物理学家Zurab Silagadze说若能捕捉到镜像物质,它们将会提供取之不尽、用之不竭的能源。他的设想如下:若将镜像物质置于由普通物质制造的贮存器内,它将轻微地吸收周围的热量。在它有机会再一次与普通物质相互作用以前,便将以镜像光子的形式充当镜像热能再辐射出去。这一快速和不能挽救的热量损失将使贮存器冷却,如果…     

乘反物质飞船去冥王星

早在30年代,著名物理学家狄拉克据理论计算,预言宇宙中存在一种反电子,不久,人们陆续在宇宙射线中找到了反电子和反质子,全世界为之轰动,反物质的思想自此确立。它们与物质有一种镜像关系,此为何意?例如人的面容基本对称,镜中的你与真实的你很难分出差异,若你的眼左大右小,此时镜像中却是左小右大。那么这在粒子世界     

中国高能物理实验在世界的地位

高能物理实验是粒子物理实验在今天的名字。人类科学研究的三大任务是：物质结构、天体演化和生命起源。基本粒子实验的研究对象是物质结构，是用实验来回答物质的基本组分及其相互作用。以前，人们普遍认为，一切物质都是由质子、中子和电子构成的，在那时，质子、中子和电子被认为是“没有结构的”和“不     

等离子体的耗散结构

本文提出在等离子体中存在集团粒子,它们可能是离子集团、电子集团和中性集团等,但是假定它们都是不可分辩的。等离子体是由集团粒子和单粒子(离子、电子和中性原子)组成的物质第四态。集团粒子与单粒子的相互作用既可产生更大的集团粒     

难以捉摸的粒子

几乎没有质量而且难以置信，稀少的　子中微子“鄙视”它周围的环境，很少与较之更普通的物质发生反应。这些特性使它很难被检测到。现在，一个国际物理学家小组宣布第一次“直接”探测到　子中微子，科学家已经间接地证明这种粒子的存在。 中微子的发现源于科学家无法平衡亚原子粒子的方程式。３０年代，泡利预言了一种质量极小而且与环境只有微弱反应的粒子带走了放射性衰变中损失的能量。几十年后，中微子的存在得到了证实。科学家认为有３种中微子，每一种都以与之反应的基本粒子命名：电子中微子与电子反应，μ子中微子与μ子反应，子…     

科技传真

夸克理论面临挑战 科学家最近在德国汉堡强子电子环形对撞机上进行的实验表明,目前被认为不可分割的物质基本单位夸克可能由更小的粒子组成。 来自德国、英国等国家的科学家分成2组进行实验,他们得出了相似的结论,即夸克可能由更小的粒子“小夸克”(Leptoquark)组成。这一结论对统治近代粒子物理学20多年的夸克理论形成强有力的挑战。 夸克理论认为,夸克共有6种,是组成物质的基本单位,是不可分割的。包括质子在内的强子由3个夸克组成。根据这一理论,当大量电子与质子相撞时,会有少数电子与质子中的夸克撞个正着被反弹回来,因而一定数量的电子和质子在以一定速度相撞时,反弹回来的电子数量也是一定的。然而科学家们在实验中却发现,实际反弹回来的电子数量远超出了预计数量。     

夸克是构成物质的最小粒子吗？

夸克是构成物质的最小粒子吗？美国科学家认为，夸克有可能是由比其更小的物质构成的，如果这一说法正确．粒子物理学中的经典模型将会受到挑战。根据粒子物理学中的经典模型，亚原子粒子是由夸克组合成的，例如，一个质子就包含两个“上”夸克和一个“下”夸克。直到今天...     

探寻自然界的对称性与对称破缺机制

日常生活中处处可见对称和对称破缺的例子。自然界本身就充满了各种对称性，如许多动物的左右对称性、太阳的转动对称性、海星的五重对称性和雪花的六重对称性等。然而，不同种类的粒子、不同种类的相互作用，乃至人类生存的时空和物质世界以及整个复杂纷纭的自然界（包括人类自身），却都是对称性破缺的产物，如生命起源过程中DNA的左右镜像对称破缺等。     

什么是反物质

反物质就是由反粒子组成的物质。所有的粒子都有反粒子,这些反粒子的特点是其质量、寿命、自旋,同位旋与相应的粒子相同,但电荷、重子数、轻子数,奇异数等量子数与之相反。例如,氢原子由一个带负电的电子和一个带正电的质子构成,反氢原子则与它正好相反,由一个带正电的电子和一     

小粒子的电子性质

当粒子的直径足够小时,其传导电子的能谱不再连续,形成分立谱。在足够低的温度下,这个量子效应将严重地改变粒子的各种电子性质。《小粒子的电子性质》一文综述了小粒子的比热、磁化率、光学共振吸收和超导电性的一些异常性质。     

反物质之谜

1897年,汤母生通过研究阴极射线测出了电子的荷质比;1919年,卢瑟福用α粒子轰击氮原子核产生了氧原子并发现了质子;1932年,查德威克从α粒子轰击,铍的核实验中发现了中子。这样,我们对自己所处的物质世界有了一个基本了解:不带电的中子和带正电荷的质子组成了原子核,带负电的核外电子绕核旋转,原子核和核外电子组成原子;原子再组合形成各种分子,各种性质不同的物质分子形成了美妙和谐的物质世界。     

粒子物理现状和前景(上)

构成微观世界的基本组分和基本力 在20世纪早期，就已经确立了所有物质都是由基本组份——原子组成的理论。直到今天，物理学研究还保持追寻物质基本单元的观念。然而，关于构成物质的基本组份的认识，这100年间在不断发展。原子一开始它自己就成了它不是基本组份的证据，而更像是具有亚结构的物体：它们是由很小的原子核和围绕它的电子壳组成的(日益强大的粒子加速器使我们能更详     

全息术在高能物理中的应用

粒子物理是探索亚原子粒子性质的一个研究分支。它对技术的要求是,不论把质子和电子加速至高能,使其和物质碰撞产生新粒子的装置,还是检测并识别碰撞碎片的仪器,都应锐意求精,不断改进。在这种无休止的探索过程中,最近刚开始探索的一个新领域是全息术——用激光形成三维图像。科研人员希望利用全息术代替一般照相,记录高能粒子轨迹,研究寿命不到万亿分之一秒的神奇粒子,从而揭开高能物理方面某些不解之谜。那么,这些只能瞬间存在的粒子有什么引人入胜之处呢?它们存在的时间既然如此短促,物理学家又如何进行观察呢?     

对电的粒子性、可分性和惯性认识的思想溯源——为庆祝电子发现100周年而作

从格雷(S．Gray)将电学作为一门独立的学科建立起采,到汤姆逊(J．J.Thomson)发现电子将近两个世纪以来,科学家们一直在探索电与物质的关系,试图弄清楚电是怎样一种实体。物理学走过了一条艰苦、曲折的求索之路:由电的无质性到有质性,由电的连续性到可分性,由电粒子到“电原子”再到“亚原子”,中间还穿插着法拉第(M．Fara-day)关于“绝对电荷”不存在的非本体论思想的影响,最后才发现了电子。人们之所以用了较长时间才将对电的实在的认识推进到“亚原子”的物质层次,发现了电子,并给电磁场输入了惯性,原因主要是在认识电的有质性和可分性上存在种种困难。本文拟对这一认识过程作一简要的综析。     

DNA——世界上最美丽的分子

一切生命都是靠“细胞”来维持的 地球上存在的物质,如果细分一下,就一定能追寻到“原子”这一基本单位。原子的数量和种类、连接方法是每种物质所特有的。原子能分成“质子”、“中子”、“电子”一类的微小粒子。这些粒子的数量和运动由各个原子的物理性质所决定。 同样,如果把生物体细分一下,     

回望人类发明之路：驾驭电子

即将告别１９世纪的时候,在剑桥大学一个静悄悄的实验室里,英国科学家汤姆孙发现了物质世界的第一个基本粒子。这种粒子的质量只有氢原子的１８４０分之一,带负电荷,有时能够离开物体在真空里自由运动。当它撞击在某些物质的表面时,能够发出淡淡的荧光;当它以很高的速度打在金属靶上的时候,会发出一种穿透力极强的看不见的射线,这种射线就是德国物理学家伦琴发现的Ｘ光。这个小东西被科学家亲昵地称作“电子”。 “电子”在今天已经成为大众词汇之一,人们甚至把它作为时代的标志。与“电子” 相关的发明,被称为电子技术,它陪伴着…     

探索物质奥秘的电子对撞机

随着科学技术的发展，人类对物质结构的认识是从身边看到的各种物质逐渐发展到借助放大镜、显微镜，直到后来的粒子加速器、电子对撞机等，逐步深入到细胞、分子、原子和原子核深层次，每深入一步都会给人类社会带来重大影响与巨大变革。如原子核及其核外电子的发现，带动了无线电、雷达、x光、电视、半导体、激光的发展，而近几十年来对原子核的研究，则为原子能的利用奠定了理论基础。     

“不断创造物质”的学说必须批判——兼评唐孝威同志的“基本粒子演化假说和河外星系红移解释”一文

多年来,F.Hoyle一直在鼓吹唯心主义“不断创造物质”的学说。从四十年代起,Hoyle就抛出一个所谓恒稳态宇宙学,鼓吹物质可以从虚无中产生,并计算出宇宙中物质产生的速率是每年在象圣保罗教堂一样大的体积内产生一个原子。他时而鼓吹不同天体上的粒子如电子     

基本粒子的对称性、内部结构和相互作用

引言物质结构问题一直是物理学的一个中心问题。十九世纪的原子的发现,使人们对于物质的微观结构的认识跨进了一大步。以放射性物质的发现为先导的近代物理的发展,又进一步揭示出原子的内部结构。按照近代物理所揭示的图象,所有原子都是由原子核和围绕着原子核运动的电子组成的,而各种原子核又是由不同数量的质子和中子相互结合而成的。人们称质子、中子和电子等为“基本粒子”或“原始粒子”,认为这些粒子是组成所有物质的最原始的单元。近年来,人们利用高能加速器,产生了各种类型的基本粒子,数目达到五、六十种以上,并且可以按照类似于原子周期表的方式     

人类面临十大潜在威胁

粒子实验可以吞噬地球 科学家通过粒子加速器使粒子达到光速后,互相进行碰撞,以此来研究微观世界的能量定律。由于被研究的物质是如此之小,人类也许从不担心粒子会构成什么威胁。但是最近,一些严肃的科学报告指出,在美国长岛的“粒子加速器”实验或“相对论重离子”碰撞实验,可能会产生一个微型黑洞,它将慢慢吞噬地球上的一切物质,包括地球。