反物质(世界的终极镜像珍藏版)/哲人石丛书
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作者戈登·弗雷泽
出版社上海科技教育出版社
ISBN9787542869128
出版时间2019-01
装帧平装
开本其他
定价38元
货号30457013
上书时间2024-06-19
商品详情
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导语摘要
为什么包括地球、月亮、太阳、银河系以及人类自身的世间万物都是由物质而不是反物质构成的？为什么科学家在宇宙空间中始终没有观测到足够数量的反物质？。戈登·弗雷泽著江向东、黄艳华译的《反物质(世界的终极镜像珍藏版)/哲人石丛书》带你了解反物质的来龙去脉以及宇宙的原初反物质失踪之谜。
作者简介
戈登·弗雷泽（GordonFraser，1943～），瑞士日内瓦的欧洲核子研究中心《CERN信使》（CERNCourier，一份涵盖高能物理学各个方面的国际性月刊）编辑，科学作家。获得伦敦帝国学院粒子物理学博士学位后，弗雷泽便投身科技刊物的出版，同时撰写科学图书。他曾作为访问学者到英国多所大学进行学术交流。著有《寻找无限——解开宇宙之谜》、《夸克机器——欧洲如何打粒子物理战》、《反物质——世界的最终镜像》、《21世纪新物理学》、《宇宙的怒火——阿卜杜斯·萨拉姆传》等。
目录
序言
第一章 科幻小说成为科学事实
第二章 镜像世界
第三章 一套不均衡的电部件
第四章 量子大师
第五章 正电子的证据
第六章 时间的反向通道
第七章 夸克和反夸克
第八章 破缺的镜像
第九章 宇宙的塞钻
第十章 反粒子的对撞过程
第十一章 为反物质设个陷阱
第十二章 胶与反化学
第十三章 反物质在战斗
第十四章 极大引力的反物质
内容摘要
欧洲核子研究中心的物理学家们创造了第一批真
正的反物质原子，这个激动人心的消息顿时震惊了科学界。早在1928年，物理学家狄拉克就预言了在镜像世界中存在着反物质，其中粒子上的电荷与普通物质的相反。这个预言很快就在量子尺度上被科学家所证
实：电子对应着正电子，质子对应着反质子。
戈登·弗雷泽著江向东、黄艳华译的《反物质(世界的终极镜像珍藏版)/哲人石丛书》明快易懂地讲述了反物质这个科学幻想是如何变成科学事实的。作者尽量避免使用艰深的专业语言或复杂烦人的方程式，而是从《爱丽丝镜中奇遇记》里的镜像世界开始，通俗地介绍反物质世界，循序渐进地揭示了反物质的性质。同时他还讲述了随着欧洲和美国大型粒子加速器的建成使用，由高能碰撞产生的反物质碎片如何为研究其性质提供了新的线索，如何使得在量子尺度上的反粒子的发现愈来愈激荡人心。
精彩内容
1927年，另一名英国物理学家保罗·狄拉克(PaulDirac)写下了一个方程，预言了一个新的双重性，这又强调了舒斯特1898年曾作的猜测(可此时几乎没有谁记得这件事了)。到了狄拉克所处的时代，物理学家们已发现原子就像一个微型的太阳系，电子绕原子核的周围旋转，一个中心的原子核中包含着质子。与太阳系不同的是，电子带负
电荷，质子带正电荷，因此原子内电荷的分布状况为：外层是带负电的电子云，中间是带正电的很小的核。它们所
带的电荷电性相反，而且质子比电子重得多，实际上要重2000倍，因此电子对原子质量的贡献是非常小的。
狄拉克提出的新方程是用来描述电子的，而且描述得非常好。可是该方程还表明，一个电子必须有一个等量但带着相反电荷的对应粒子j最初狄拉克认为他的方程属于他所熟悉的那个世界，并且以为他的电子方程中带相反电荷的粒子是质子。然而，狄拉克方程的对称性就是宇宙自身的对称性，它是如此的完美，以致不可能有这么难以容忍的缺陷：一个粒子竟会是另一个粒子的2000倍那么重。由我们这个头重脚轻的原子的世界想开去，狄拉克认识到，必然存在着互补的电性对称，其原子有一种新的遗传物质。他称这些新粒子为“反粒子”。反粒子世界是我们这个世界的镜像，其中轻量级的粒子是带正电而不是带负电的。
在狄拉克那个时代之后，物理学家们陆续发现了许多种亚原子粒子，其中多数是非常奇异的，而且在普通原子中根本找不到。尽管这些奇异的粒子与我们的日常世界不太相关，可在宇宙存在的最初一秒钟内的第一个瞬间，它们曾是这个锦绣乾坤的一部分，当时的温度大约为100亿度。随着宇宙慢慢地冷却下来，这些不稳定的粒子就逐渐衰变掉，形成了我们现在所知的这种结构。要想合成这些奇异的粒子，就需要供给足够的能量来再生这种最初的温度。按照狄拉克的理论，这些粒子也应该有反粒子。
在一块由普通原子组织构成的电中性物质中，原子结构的电本性是隐含着的。可是，如果把这个样品放到一个强电场中，它就会发生电的扭曲：负电荷被推到一边，正电荷被推到另一边，整个样品变得带有电偏压。而一旦周围的电场被切断，因原子电弹性而产生的张力得到松弛，原子的电荷就会回到它们的平衡位置，样品也回复为明显的电中性。
与原子的结构相比，有一种更为基本的电恢复力。在创世之时，“地是空虚混沌”。虚空是一种至轻至薄的可能的结构，可即使是这种电中性的原初虚空，也被在大爆炸中释放的力分离成了粒子和反粒子。大爆炸是指我们的宇宙创世时的爆炸。在大爆炸中拉伸的原始“橡皮圈”仍在膨胀，而且其一端的粒子形成了我们熟知的这个世界。
可是无论怎么找，物理学家们也只能见到由粒子构成的物质。在原始弹性伸展力中另一端的反粒子对应物到哪里去了呢?粒子和反粒子似乎是以各自的方式各行其是。可是，不论反粒子的镜像世界在哪里，总有一天它是会回来的。
一旦大爆炸的力最终耗尽，连接粒子和反粒子的原始弹性伸展力就会很快回复，并且重建创世时的空虚。
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