芒果 asked in 科學其他:科學 · 9 years ago

希格斯粒子與反物質的關係

請問一下希格斯粒子與反物質的關係為何?他們都是利用大強子對撞機嗎?反物質與希格斯粒子有做出來過嗎?

Update:

那請問一下,反物質到現今為止可以儲存多久?

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  • 9 years ago
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    希格斯粒子,又叫做希格斯玻色子 ,別稱:上帝的粒子,是粒子物理學標準模型預言的一種自旋為零的玻色子,

    是標準模型 中最後一種未被發現的粒子。在歐洲核能研究中心的強子對撞機,在2009年12月20日正式啟用,被預期將可以提出實驗證實希格斯粒子是否存在。另一方面,費米實驗室也企圖做實驗去找到希格斯粒子,即使侷限在費米實驗室中的電子加速器的低能量。

    據報導,費米實驗中的物理學家指出費米實驗室可以找到希格斯粒子的機率大約為50%到96%,取決於希格斯粒子的質量。 玻色子 (英語:boson) 是依隨玻色-愛因斯坦統計,自旋為整數的粒子 。玻色子不遵守包立不相容原理 (一個由n個費米子組成的量子系統的波函數完全反對稱:假如兩個粒子的位置波函數一致的話,那麼它們的自旋波函數必須是反對稱的,也就是說它們的自旋必須是相反的 。)

    ,在低溫時可以發生玻色-愛因斯坦凝聚 (所有原子的量子態都束聚於一個單一的量子態 的狀態被稱為玻色凝聚或玻色-愛因斯坦凝聚。)。玻色子包括:膠子 - 強相互作用的媒介粒子,自旋為1,有8種

    光子 - 電磁相互作用的媒介粒子,自旋為1,只有1種

    W 及 Z 玻色子 - 弱相互作用的媒介粒子,自旋為1,有3種

    引力子 - 引力相互作用的媒介粒子,自旋為2,只有1種,尚未被發現

    希格斯玻色子 - 尚未被發現

    介子 - 由兩個費米子——夸克組成的強子。

    由偶數個核子組成的原子核。因為質子和中子都是費米子,故含偶數個核子的原子核是自旋為整數的玻色子。自然界中物體之間的相互作用,可以劃分為4種力:引力(重力)、電磁力、強相互作用、弱相互作用。

    在愛因斯坦相對論解決了重力問題後,人們開始嘗試建立統一的模型,以期解釋通過後3種力相互作用的所有粒子.

    科學家們建立起被稱為標準模型 的粒子物理學理論,它把基本粒子 分成3大類:夸克 、輕子 與玻色子 。

    標準模型的缺陷,就是該模型無法解釋物質質量的來源 。為了修補上述理論的缺陷,英國物理學家希格斯提出了希格斯場的存在,並進而預言了希格斯玻色子的存在。

    假設出的希格斯玻色子是物質的質量之源,是電子和夸克等形成質量的基礎。其他粒子在希格斯玻色子構成的場中,受其作用而產生慣性,最終才有了質量。

    之後所有的粒子在除引力外的另3種力的框架中相互作用,統一於標準模型之下。

    標準模型預言了62種基本粒子的存在,這些粒子基本都已被實驗所證實,而希格斯玻色子是最後一種未被發現的基本粒子

    反物質反物質是由反粒子構成的,如同普通物質是由普通粒子所構成的。 例如一顆反質子和一顆反電子 (正電子)能形成一個反氫原子,如同電子和質子形成一般物質的氫原子。 此外,物質與反物質的結合,會如同粒子與反粒子結合一般,導致兩者湮滅,且因而釋放出高能光子(伽瑪射線)或是其他能量較低的正反粒子對。 正反物質湮滅所造成的粒子,賦予的動能等同於原始正反物質對的動能,加上原物質靜止質量與生成粒子靜質量的差,後者通常佔大部分。

    (愛因斯坦特殊相對論告訴我們,質量與能量是等價的)

    粒子與其反粒子的許多特性如 質量、自旋、半衰期 都相同 ,但另外一些特性如電荷、磁矩 則剛好相反 ,也就是說 內部相加性量子數 (比如電荷、重子數、奇異數等)是相反的;粒子與反粒子一定同時形成,稱為「成對創生 」,但正反粒子只要一接觸就會互相湮滅。根據現在最流行的宇宙起源理論「大爆炸 」學說,宇宙起點一切為零,因此現在宇宙中正反物質應該一樣多。

    有一些粒子的所有內部相加性量子數都為 0,這樣的粒子叫做純中性粒子,反粒子就是它本身,比如光子、π0介子。

    並不是粒子物理學中的每種粒子都有這種意義上的反粒子,中微子就沒有反粒子,反中微子的定義與此不同。

    但科學家在宇宙中完全找不到反物質 ,幸好如此,太陽、地球、人類才沒有因接觸反物質而有湮滅之虞;可是物質與反物質既然是成對創生又同時湮滅,為何宇宙中找不到反物質?丁肇中認為,若宇宙中找不到反物質,可能就要重新思考大爆炸說的正確性。 現在人類已可以在實驗室中製造出反電子與反質子,並運用到醫學儀器,但是無法做出由兩個反質子、兩個反中子組成的反氦原子核,自然界中反氦核存在機率也幾乎等於零,因此只要找到反氦核,就可以確定宇宙中確實有反物質存在;另外由六個質子、六個中子組成的反碳核,因為必須藉星球的強大重力才能核融合形成,所以若找到反碳核,就表示有反物質構成的反星球存在,也可能有反人存在。

    統整一下

    希格斯粒子 是為了修補標準模型的缺陷而生的理論,衍生的粒子 ,而反物質,最初是英國物理學家狄拉克 為了解釋他的空穴理論 提出的粒子。兩者幾乎是沒有關聯的,但是希格斯粒子可以解釋反物質以及物質的質量。有問題再問吧

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  • 反物質也有反時間巴...

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  • 9 years ago

    哪請問黑洞是反物質嗎?不是的話哪他又是什麼?

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  • 怡馨
    Lv 7
    9 years ago

    小維你排行老五嗎?~~~~~~排老五會不會很寂寞都沒有人理你?

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  • 9 years ago

    圖片參考:http://imgcld.yimg.com/8/n/AB06566574/o/1011051907...

    你好!很高興能讓小唯回答你的問題!

    《希格斯粒子與反物質的關係為何?》反物質是反粒子的概念延伸,這兩者也可以被運用在一起,原因就是反物質和物質一樣也有質量,而質量的本質就是來自希格斯粒子,因此可想而知,希格斯粒子可以解釋「物質和反物質」的質量從哪來的問題。

    《他們都是利用大強子對撞機嗎?》據以往的經驗,凡是為了研究粒子,就多會用到高能強子對撞,利用高能互撞產生的能量(因此被稱為高能物理),可誕生出大大小小正正反反的粒子,反粒子也可在此被發現,理論上科學家認為,希格斯粒子也能在這場對撞中找到。

    《反物質與希格斯粒子有做出來過嗎? 》反物質已被證實可以存在,因為在強子對撞的環境中,容易有一對正反相對的粒子出現,這個誕生出正反粒子的現象稱為『創生』,反之正反粒子消滅彼此的現象稱為『湮滅』,而我們可收集強子對撞製造出的反粒子來構成反物質,但他必須永恆隔絕一切物質(水、空氣、機械、你我的身體),所以反物質很危險且很難被保存。

    希格斯粒子目前還未被發現,因此他還只存在於理論之中,物理學家很希望把他找出來,這樣一來可以解釋所有粒子的質量問題,甚至可以解釋我們的世界,物質世界是怎麼誕生的。

    圖片參考:http://imgcld.yimg.com/8/n/AB06566574/o/1011051907...

    2011-05-26 16:39:43 補充:

    反物質和物質不能碰觸

    因此不能用容器保存

    而用磁場保存,阻隔反物質和物質相遇

    但保存不久,已知數據是0.17秒

    但是否有更長的記錄,還未知。

    目前最重的反物質是反氦,氦的反物質,內含2個反質子、2個反中子、2個反電子。

    Source(s): 就是這樣~
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  • 9 years ago

    希格斯(Higgs)俗稱上帝粒子,屬於玻色子,一般認為是質量的來源,是尚未發現的基本粒子之一(還活在理論中)。

    有個簡單的比喻讓你瞭解希格斯的運作,若你把希格斯想成是一群愛吃冰淇淋的小朋友,當有一輛冰淇淋車和一輛垃圾車,這群小朋友大多會聚集在冰淇淋車的旁邊,拖住了冰淇淋車的運動,也就是代表冰淇淋車的質量較大,而垃圾車的質量較小。

    反物質,是已被證實存在的物質,並且有被製造出來一桶一桶地存放著。反物質在宇宙中會自然產生(比如在銀河中心等具有高能粒子的地方),但會和周圍(正)物子質反應(一般是產生光子)而稍縱即逝,因此不易存活。

    反物質和正物質的差別,在於電性相反和旋性的不同,有點像化學的鏡像異構。

    至於希格斯和反物質有甚麼關係嘛...我是不知道有甚麼特別的關係啦。

    以上是簡簡單單地簡介而已,我想wikipedia一定有更多資料能夠參考,留待你去發掘。

    2011-05-26 20:57:52 補充:

    保存反物質,的確要用磁場將之束縛,不過CERN仍然是用容器將它們裝起來的。

    Source(s): 是我
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