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反物质与暗物质
正电子、负质子等粒子被认为是反物质,这些反物质与对应的物质结合而彻底消失。反物质被认为是正常物质的反状态。当正反物质相遇时,双方就会相互湮灭抵消,发生爆炸并产生巨大能量。
有些人认为:反物质威力巨大,是迄今为止已知物质质量转化为能量最大,也就是质能转换率达到100%,世界上没有任何物质或技术制造出来的能量可以与反物质相比。
更有些人吹嘘反物质武器和反物质能源,这些都是无稽之谈。
首先,反物质无法储存,任何反粒子遇到粒子都会瞬间结合湮灭。也就是说没有任何物质能够储存反物质。
其次,几乎所有的反粒子都是以场态粒子的形式存在,是能量最低的物质之一。宇宙微波背景辐射就是场态粒子的自身热辐射,相当于2.7K的温度。一个场态粒子包含一对正反粒子,要想电离场态粒子成为正反粒子对,需要的能量极高。正反粒子产生与湮灭是互逆过程,正反粒子湮灭释放多少能量,电离出正反粒子同样需要多少能量。因此说,所谓的反物质能源不是可以开发的能源,而是巨大的能源黑洞。
反物质已经引起了太多误解,这是由于反物质确实与我们日常看见的物质区别很大。反物质是一种人类陌生的物质形式,在粒子物理学里,反物质是反粒子概念的延伸,反物质是由反粒子构成的。反物质和物质是相对立的,会如同粒子与反粒子结合一般,导致两者湮灭并释放出高能光子或伽马射线。
反物质至今都是物理学领域的一大谜团。我们周围环境中都是正物质,它由原子组成,原子由带正电的质子和带负电的电子以及中性的中子组成。与此相反,由反质子和正电子组成的物质就是反物质。对于反物质是否存在的问题,部分天文学家也认为有存在的可能,但现代天文学还拿不出令人信服的证据。否定反物质存在的人也有很多。
正电子、负质子都是反粒子,它们跟通常所说的电子、质子相比较,电量相等但电性相反。
场态粒子在一定条件下可以电离成正反粒子对,正反粒子对一旦相遇就结合为场态粒子而消失不见。在这种意义上,正反物质结合并没有消失,仅仅是存在的形式发生了转变。实际上,场态粒子和显态粒子在不同的情况下可相互转化。
不过,现在还有很多人认为正反粒子湮灭是100%转化为能量,而不是转化为场态粒子。尤其是电子偶素的概念,更令很多人坚信正反粒子湮灭转化为能量,非电势能转化为电磁能释放,结合为能量极低、对称性极好的隐身场态粒子。
目前普遍认为电子偶素是不稳定的,正反粒子湮灭为伽马射线等能量。另外,伽马射线也可以在真空中生成电子对。电子对和光子可以相互转化,但这里的物质、能量和电荷的守恒问题需要严格论证。
实际上,电子偶素激烈反应过程被关注,处于隐身态的产物却完全被忽略。而且物质守恒、能量守恒和电荷守恒依然成立!
①正反粒子对结合湮灭消失,正反粒子间距离为0,距离为0意味着能量无穷大!能量哪里去了?
②如果正反粒子间距离为0,正反粒子对如何消失的?在加速器中,质子对的质量和初始动能都是电子对的1836倍,但减掉初始动能,质子对和电子对结合所释放的能量却是相同数量级的。物质真的100%转化为能量吗?
③如果物质100%转化为能量,物质守恒、能量守恒和电荷守恒为什么就不守恒了?初始质量、初始动能、初始势能和电荷都哪里去了?
④正反粒子对与光子相互转化机理需严格论证,为什么单个粒子不能转化?为什么是非对称的粒子不能转化?为什么单个粒子只需轨道跃迁就能释放能量?为什么只有对称正反粒子成对才能转化?非对称粒子的轨道跃迁势能转化为电磁能,对称粒子的势能是否能转化为电磁能?
⑤超强电场、超强磁场、交变电场等近百种方法能在真空中产生电子对,为什么电子对是凭空产生?
⑥非对称粒子的电子的轨道跃迁能吸收或释放光子;对称粒子的轨道跃迁能否吸收或释放光子。
⑦光子如果是实体粒子,光子体积不为0会碰撞,体积为0就不会发生镜面反射。光子不会碰撞,而实体粒子可碰撞;光子可叠加,而实体粒子不会叠加;光子可镜面反射,而实体粒子不会镜面反射;光子不受阻力,实体粒子会受阻力;只有介质密度变化才能改变光子速度,介质密度不变无法改变速度;只有力才能改变实体粒子速度,没有力不会改变实体粒子速度;光子之间不会有作用力,而实体粒子间可有作用力;总之,光子仅仅是能量子,不是实体粒子,仅仅是一份能量,与声子没有任何本质区别,电磁波与机械波也没有本质区别。
⑧体积与静止质量为0的光子不含任何电荷,单个光子如何传递电磁波?为何单个光子振动形式及其产生横波而非纵波?单个光子为何只在光疏介质和光密介质的交界面加速或减速,为何加速,为何减速?
这表明正反粒子产生与湮灭是场态粒子与显态粒子的相互转化,是电势能与电磁能的相互转化。正反粒子对结合释放能量,结合为能量更低、更稳定的场态粒子。只有电子偶素激烈的能量转化过程被关注,处于隐身态的场态粒子却完全被忽略。
这里物质、电荷和能量均守恒,这是电荷和质量都对称的粒子结合成能量极低的稳定粒子。电势能与电磁能的相互转化,隐身态的暗物质与显现态的可见物质相互转化。场态粒子规律对称性破缺与显态粒子对称性恢复的互逆过程。
总之,正电子和电子结合、质子与反质子结合均会消失不见,人们将质子和电子称为物质,因此将正电子和反质子称为反物质。其实反物质并不是真正意义上的反物质,所谓的反物质与正常物质结合并没有真正湮灭消失,而仅仅是隐身。由正反粒子结合的场态粒子是超对称粒子,场态粒子是电磁波的传播介质。因其超对称结构,场态粒子只能传递电磁波而无法反射电磁波,因此具有良好的隐身性能。在反物质与可见物质结合时,巨大的电势能转化为电磁能。人们往往只关心巨大的电势能转化为电磁能的剧烈的能量转化过程,却忽略了隐身态的场态粒子。实际上是物质与反物质结合生成暗物质,伴随着巨大电势能转化为电磁能。暗物质也能被电离为物质与反物质,伴随着巨大电磁能转化为电势能。场态粒子与显态粒子相互转化过程,这里伴随着粒子对称性破坏与恢复的相互转化过程,对称性破坏与恢复必然伴随着粒子的显现态与隐身态的相互转化过程。实际上,正反粒子结合没有真正湮灭,电离产生正反粒子也不是物质凭空产生,仅仅是隐身态和显现态的相互转化。从隐身的角度来看,称之为反物质并无不妥;但从物质本质来看,并不应该称之为反物质。但为了概念的一致性与连贯性,本书仍采用反物质的概念。
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