反物质和暗物质有什么区别?暗物质有什么物质组成?

发布网友发布时间：2022-04-29 18:14

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热心网友时间：2023-05-19 15:09

物质构成了宇宙，大到整个宇宙，小到我们身边周围，物质无处不在，那么物质的本质是什么？

138亿年前，奇点大爆炸之后，诞生了正物质，反物质，暗物质等，很多人经常把暗物质与反物质混在一起，但暗物质不是反物质，它们之间也没有什么联系，下面我们来介绍一下这两种物质。

反物质的发现及其特性

反物质发现

“反物质”的存在最早可追溯于狄拉克的方程中所说的一个预言，狄拉克方程统一了量子力学、狭义相对论及电子自旋，而自旋当时还是一个很新的概念，但狄拉克没有明确地预测新粒子的存在。

大约在30年代的时候，安德森让宇宙射线通过云室及铅片。仪器被磁铁包围，而这些磁铁使不同电荷的粒子向不同的方向弯曲。每一粒通过照相底片的正电子，都会有一条离子轨迹，其曲率对应电子的质荷比，但轨迹方向与电子相反，意味着它的电荷也与电子相反。由此终于验证了狄拉克所说的预言，并且在此之后反质子、反中子、反夸克也都相继被发现。

我们可以进一步认为，在标准模型中的所有粒子都有自己的反版本。这一发现也让我们知道了世界上不光只有普通物质世界还有反物质世界，但我们肉眼无法对反物质世界进行直接的观测。

什么是反物质?

“反”就很容易理解，就是所有物质的反面，是一般物质的对立面，而一般物质就是构成宇宙的主要部分，并且科学实验已经证实，反物质是一种客观存在于宇宙内的实体。

可以这样来解释反物质，在现代物理学中，目前发现的所有基本粒子都是成对的，而且成对的粒子的质量相等，但所带的电荷和其他特性却是相反的，就像有负电子，就有对应正电子；有带负电荷的质子，就有对应的带正电荷的反质子……

所谓的反物质，就是与自然界存在的物质相反。形象来说，每个电子应该都带有一个负电荷、自转为1/2、质量为0.511Mev/c^2，轻子数为+1，我们换算一下，那么电子反物质的版本应该就是其质量应该和电子一样，没有任何的变化，但其自旋相反为-1/2，且带有正电荷，轻子数为-1，总的来说就是两者电荷相反、自旋相反、轻子数相反，但是其他任何特性都是一样的。

反物质的特性

首先我们要知道反物质是自然界正常物质的反状态，它并不是虚构的，是真实存在的。在宇宙诞生初期，一定温度的条件下，能量会自发的产生物质和反物质，并且正反物质互相湮灭变成了能量，其中正物质粒子比反物质粒子在数量上多了10亿分之一，随着宇宙的碰撞冷却，多余的正物质就被保留了下来，也就构成了我们现在所看到的宇宙。

其次反物质是有正质量的，并且以相同的方式受到重力影响，就比如电荷相反，虽然两者电荷相反、自旋相反、轻子数相反，但是其质量是稳定的。

最后由于反物质和物质拥有着相反的重子数，如果它们相遇以后会发生湮灭，并且最终以光子的形式释放出能量，换句话来说就是，正物质和反物质相遇就会变为纯能量，并且其过程是可逆的，高能光子相撞后能够产生正反物质。

暗物质的由来及其特性

暗物质是怎么被提出来的?

1933年，美国加州工学院的瑞士天文学家弗里茨·兹威基研究后发座星系团时，使用维里定理推断出其内部有看不见的物质。但当时并未称为暗物质，而是称为被丢失了的质量。

在这之后，科学家们又在多个方面发现越来越多的证据，星系自转曲线、星系与星系团观测、宇宙微波背景辐射等，侧面证明了有大量的“观测之外”的物质质量，到20世纪80年代，首次提出来宇宙间可能存在暗物质，这是科学家正式提出“暗物质”这个名称。

究竟什么是暗物质？

暗物质是一种神秘而不可见的物质，是理论上提出的可能存在于宇宙中的一种不可见的物质，有可能是宇宙物质的重要组成部分，但又不属于构成目前可见天体的任何一种已知的物质。科学家们结合宇宙中微波背景辐射各向异性观测和标准宇宙学模型目前确定了宇宙中的暗物质占宇宙中全部物质总质量的85%，约占其总能量密度的四分之一。

迄今为止，由于暗物质从来没有被直接检测到过，所以对于暗物质究竟由什么构成这个问题仍然是一个谜，但有物理学家提出了许多候选粒子，比如轴子、暗光子、弱相互作用的大质量粒子（WIMP）、超重引力子、矮行星质量的“宏观”粒子以及一些尚未发现的亚原子粒子等等……

暗物质的特性

虽然暗物质目前被探测到，但在各种天体物理观测中，比如引力透镜效应，有许多现象都与暗物质有关。就目前关于暗物质的研究来说，暗物质具有以下几个特点:

首先暗物质是束缚星系运动的主要力量，所以暗物质有静止质量，可以参与引力相互作用；

其次就是暗物质的性质应该是相对稳定的，不参与电磁相互作用以及强相互作用，因为暗物质是不可见的的，我们无法对其进行观测；

然后就是暗物质的基本粒子构成应该是一种惰性粒子，而且还不是目前我们所发现的任何一种已知粒子；

还有就是宇宙中暗物质的质量要远远大于我们发现的可见物质的质量；

最后暗物质的运动速度应该比较慢，不然就不会留在星系内被发现。

暗物质通常与反物质混合，但天文学家通过研究知道暗物质不是反物质。

反物质与暗物质的区别