第276章 如果物质被反物质取代（1/2）

2014 年加入 nasa 之前，她在 cnn 工作了六年。

很高兴来到这里，非常感谢邀请。

正如我和彼得开头所说，根据大爆炸理论，宇宙產生了大量能量、大量物质和大量反物质。

然后不知为何，物质占据了上风，我们才有了星系、行星、恆星，还有彼得、理察和莉兹。

但反物质究竟去了哪里，依然是个巨大的谜团。

我肯定说得很粗略，所以这就是你来的原因。

能大胆猜测一下反物质去哪了吗？猜对说不定能得诺贝尔奖，还能和我、彼得一起分享。

正如你所说，有点像《生活大爆炸》片头曲里的歌词，我们的整个宇宙曾经处於炽热致密的状態。

大约 140 亿年前，宇宙开始膨胀。

这首歌里的描述其实很准確。

无论如何，在宇宙诞生的最初时刻，物质和反物质是等量產生的。

正如你所说，我们如今由物质构成，这本身就是个谜。

事实上，只需要万亿分之一的不平衡，物质比反物质多万亿分之一，就足以形成我们今天看到的宇宙。

至於是什么造成了这万亿分之一的差距，至今仍是个谜。

我没有特別的猜测，但欧洲核子研究中心的粒子物理学家们正在研究，究竟是什么物理过程导致了物质和反物质的不平衡，比如某些粒子的衰变。

女士们先生们，科学与歷史正在揭开这个谜团。

我们都知道，分裂原子能產生巨大能量，我们由此发明了核能，最终还有核武器。

这和物质与反物质碰撞產生的能量相比如何？

你可能会惊讶，虽然我们身边看不到反物质，但其实存在极少量的反物质。

事实上，我带了一个反物质发生器，就是一根香蕉。

这根香蕉，其实任何一根香蕉，大约每 75 分钟就会產生一个反物质粒子。

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哇哦。

这差不多是香蕉在我家放著变黑的时间。

所以就算把全世界的香蕉都聚集起来，也不足以產生科幻电影里那种爆炸。

这是因为香蕉里的钾元素吗？

没错，钾 - 40 是一种放射性同位素，这就是为什么大约每 75 分钟就会释放出一个反电子，也就是正电子。

但单个粒子，尤其是单个反物质粒子，不会存在太久，因为它会立刻遇到它的邪恶双胞胎 —— 普通电子，然后两者湮灭。

事实上，单个粒子湮灭不会產生任何明显效果，否则我们会一直看到闪光。

我们的身体也会產生微量的反物质。

但无论如何，你真的需要一克反物质。

如果你有一克物质和一克反物质，產生的爆炸威力相当於一颗核弹。

不过我们可以放心，收集一克反物质几乎是不可能的。

因为这些粒子存在时间极短，会不断与物质发生湮灭，很难捕获。

而且成本极高。

製造反物质为什么这么贵？

再强调一次，自然界中只有单个反物质粒子產生，並且在不到一秒的时间內就湮灭，所以很难大量聚集。

他们正在做的一些实验，比如瑞士欧洲核子研究中心的阿尔法实验，必须对这些粒子减速，並用某种磁场来捕获它们。

也就是必须用一个磁笼来聚集所有反物质，才能真正研究它们的特性。

即便如此，这个实验也是大型核研究组织欧洲核子研究中心的一部分。

欧洲核子研究中心还拥有大型强子对撞机，这是价值数十亿美元的全球最大科学实验，也用於研究反物质。

所以，正是因为可获取的反物质数量极其微小，任何有科学意义的研究都成本高昂。

人们研究製造反物质的原因之一，是可能用它来为宇宙飞船提供动力。

为什么反物质能成为太空探索的高效能源？

如果你能聚集大量反物质，让物质和反物质湮灭產生巨大爆炸，能量会极其强大。

一公斤反物质和一公斤物质相遇，威力相当於一千颗原子弹。

那能量確实巨大。

但同样，因为成本太高，目前几乎不可能利用反物质的能量。

我猜把它装在宇宙飞船上也相当危险。

反物质还有其他已知的实际应用吗？

有的，其实在医学领域非常有用。

我们有所谓的 pet 扫描，也就是正电子发射断层扫描，它实际上是利用反物质进行无创脑部扫描。

医生会给你注射一种含有放射性同位素的物质，就像香蕉含有放射性钾 - 40 一样。

你会摄入一种无害的、含有放射性元素的物质，当这种放射性同位素衰变时，会释放出反物质粒子。

这些粒子会与你的大脑发生相互作用，因为粒子数量极少，所以非常安全。

但效果足够显著，可以生成脑部扫描图像，有点像加强版的核磁共振。

当我听到反物质的解释，它本质上是物质的镜像对立面，旋转方向相反，正负属性顛倒。

深入了解的话，物质的上就是反物质的下，物质的黑就是反物质的白，诸如此类。

听起来有点像超人的比扎罗世界，或者很多科幻作品里的设定。

这难免让人好奇，我就很好奇，这听起来几乎和平行宇宙理论一样。

放在二三四十年前，这可能还是天方夜谭。

但如今，弦理论和多元宇宙理论在主流物理学中越来越被认可。

反物质会不会成为我们真正理解平行宇宙的第一个窗口？

简单来说，我们不知道。

目前没有確凿证据证明平行宇宙或其他事物存在。

但我们所知的每个粒子都有一个邪恶双胞胎，这一点確实很有趣。