李龙臣 2007年04月23日 16:12
物质为何湮灭
物质湮灭和黑洞是两种完全不同的事物。我们先说物质湮灭。
我们知道，组成物质的最小单位是原子，原子是由原子核（质子加中子）和核外电子组成的。我们也知道，电子带负电，质子带正电，中子不带电，电子、质子和中子都以各自特有的方向和角度自旋。那么，这样的物质为什么会湮灭呢？
1928年，物理学家保罗·狄拉克预言电子有配偶－反电子。1932年安德森发现反电子，他们共同获得1933年诺贝尔物理学奖。其实，我国物理学家赵忠尧在1930年用铅作r射线穿透实验时，发现r射线的能量神秘地衰减了，这种衰减正是产生反电子造成的。
反电子带正电，它的自旋方向和角度也与正电子像扑克牌上的头像那样相反，但质量相同。科学上说它们成镜像对称。
后来的进－步研究发现，质子、中子和其它各种亚原子粒子都有成镜像对称的反粒子。科学家于是将电子、质子、中子等叫“正粒子”，由它们组成的物质叫“正物质”，就是我们经常接触的物质，包括我们自身；而将与正粒子成镜像对称的粒子叫“反粒子”，如反电子、反质子和反中子等，由它们组成的物质叫“反物质”。
根据宇宙大爆炸理论，在大爆炸初期由能量生成基本粒子时，正、反粒子是成对的产生的。因此，有由正粒子组成的正物质，也应有由反粒子组成的反物质。所以，有人认为，由于正、反粒子形成后天各一方地分开了，在遥远的宇宙中应有由物质组成的反恒星和反星系。
但另一种理论认为，正、反粒子并不是绝对地成对产生的，每产生10亿个反电子和反质子时，会多产生1个正电子和正质子。由于10亿个正反粒子对相遇时在产生能量和放出光子后双双消失（在科学上叫湮灭）了，因而在宇宙大爆炸中只剩下正粒子，随后由正粒子组成正物质。所以在宇宙中不会有反恒星和反星系存在。
虽然，宇宙中没有反恒星和反星系等，但在正物质世界中也会有少量反粒子出现。如在地球大气层中就会产生反电子。不过，反粒子与正粒子“不共戴天”，当它们相遇时会在顷刻之间转化为能量和光子而双双消失。在科学上这叫“湮灭”。春天里闪电和雷声，正是大气层中正、反电子团相遇湮灭产生的。
有没有其它反粒子和反物质？1998年6月，美国航天飞机携带中、美科学家联合研制的“阿尔法磁谱仪”在太空搜索反物质，由于航天飞机故障，无果而返。1999年8月，日本科学家宣称，他们用气球携带的超导螺管磁铁，在32千米高空的38小时飞行中，在收集到的1亿个宇宙射线粒子中，有几百个反质子（反氢）。
正、反粒子或正、反物质相遇湮灭时产生的光子没有质量，因而它们的全部质量转变成了能量。根据相对论，当质量转化为能量时，所产生的能量是质量乘光速的平方（E=MC
2） ,这是极其巨大的。我们知道，核裂变和核聚变分别只有0.1％和0.7％的质量转化为能量，其能量就巨大得惊人，而正反物质湮灭时，100％的质量转化成了能量，可以想见其能量的巨大。
闪电能杀人，甚至击倒树木和房屋，那只是少量正反电子相遇湮灭，而电子的质量只是质子或中子的1/1830。如果正反质子、中子对或正反物质相遇湮灭，则能产生几十亿度的高温、辐射g射线，众多的g射线光子发出巨大的光芒。
