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正反物质的完美混合

2018-12-05赤纬

科学之谜 2018年11期
关键词:研究

赤纬

看似不可能的组合,却能帮助我们掌握可控核聚变技术。

在大爆炸之后极短的时间里,宇宙中充满了一种很特别的东西。它很热,具有“自毁倾向”。它既包含正物质,也包含反物质。这种东西叫做“电子-正电子等离子体”,是等量的电子与正电子完美混合。但在几秒钟内,它就消失了:电子和正电子在接触后彼此湮灭,它们的质量完全转换成能量。

不过从那以后,宇宙中出现的许多剧烈的天文学事件,都能产生电子-正电子等离子体。现在,科学家们也开始学会在实验室中生产这种等离子体,希望以此来了解那些剧烈的天文学事件背后的科学原理。此外,了解这种等离子体,还能帮助我们彻底掌握可控核聚变技术。

如此看来,电子-正电子等离子体的确很了不起。下面,我们就来了解一下它。

剧烈的天文学事件能产生它

爱因斯坦著名的公式E=mc2告诉我们,质量和能量是等价的,它们可以相互转换,宇宙产生电子-正电子等离子体的能力就来源于此。在大爆炸之后,宇宙充满了以光子形式存在的能量。只要光子的能量比电子和正电子的能量总和还要大,那么光子就有能力转变成电子和正电子对,反之亦然。

大爆炸后产生的电子-正电子等离子体并没有存在太久,它们随着宇宙膨胀后迅速冷却,随后都湮灭成了光子。在过去的十几年里,天文学家越来越相信,许多剧烈的天文学事件也能产生这种等离子体,尽管产生的量比大爆炸本身产生的少了很多。……

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