李龍臣 2007年04月23日 16:12
物質為何湮滅
物質湮滅和黑洞是兩種完全不同的事物。我們先說物質湮滅。
我們知道，組成物質的最小單位是原子，原子是由原子核（質子加中子）和核外電子組成的。我們也知道，電子帶負電，質子帶正電，中子不帶電，電子、質子和中子都以各自特有的方向和角度自旋。那麼，這樣的物質為什麼會湮滅呢？
1928年，物理學家保羅·狄拉克預言電子有配偶－反電子。1932年安德森發現反電子，他們共同獲得1933年諾貝爾物理學獎。其實，我國物理學家趙忠堯在1930年用鉛作r射線穿透實驗時，發現r射線的能量神秘地衰減了，這種衰減正是產生反電子造成的。
反電子帶正電，它的自旋方向和角度也與正電子像撲克牌上的頭像那樣相反，但品質相同。科學上說它們成鏡像對稱。
後來的進－步研究發現，質子、中子和其他各種亞原子粒子都有成鏡像對稱的反粒子。科學家於是將電子、質子、中子等叫“正粒子”，由它們組成的物質叫“正物質”，就是我們經常接觸的物質，包括我們自身；而將與正粒子成鏡像對稱的粒子叫“反粒子”，如反電子、反質子和反中子等，由它們組成的物質叫“反物質”。
根據宇宙大爆炸理論，在大爆炸初期由能量生成基本粒子時，正、反粒子是成對的產生的。因此，有由正粒子組成的正物質，也應有由反粒子組成的反物質。所以，有人認為，由於正、反粒子形成後天各一方地分開了，在遙遠的宇宙中應有由物質組成的反恒星和反星系。
但另一種理論認為，正、反粒子並不是絕對地成對產生的，每產生10億個反電子和反質子時，會多產生1個正電子和正質子。由於10億個正反粒子對相遇時在產生能量和放出光子後雙雙消失（在科學上叫湮滅）了，因而在宇宙大爆炸中只剩下正粒子，隨後由正粒子組成正物質。所以在宇宙中不會有反恒星和反星系存在。
雖然，宇宙中沒有反恒星和反星系等，但在正物質世界中也會有少量反粒子出現。如在地球大氣層中就會產生反電子。不過，反粒子與正粒子“不共戴天”，當它們相遇時會在頃刻之間轉化為能量和光子而雙雙消失。在科學上這叫“湮滅”。春天裏閃電和雷聲，正是大氣層中正、反電子團相遇湮滅產生的。
有沒有其他反粒子和反物質？1998年6月，美國穿梭機攜帶中、美科學家聯合研製的“阿爾法磁譜儀”在太空搜索反物質，由於穿梭機故障，無果而返。1999年8月，日本科學家宣稱，他們用氣球攜帶的超導螺管磁鐵，在32千米高空的38小時飛行中，在收集到的1億個宇宙射線粒子中，有幾百個反質子（反氫）。
正、反粒子或正、反物質相遇湮滅時產生的光子沒有品質，因而它們的全部品質轉變成了能量。根據相對論，當品質轉化為能量時，所產生的能量是品質乘光速的平方（E=MC
2） ,這是極其巨大的。我們知道，核裂變和核聚變分別只有0.1％和0.7％的品質轉化為能量，其能量就巨大得驚人，而正反物質湮滅時，100％的品質轉化成了能量，可以想見其能量的巨大。
閃電能殺人，甚至擊倒樹木和房屋，那只是少量正反電子相遇湮滅，而電子的品質只是質子或中子的1/1830。如果正反質子、中子對或正反物質相遇湮滅，則能產生幾十億度的高溫、輻射g射線，眾多的g射線光子發出巨大的光芒。
