2014年加入NASA之前,她在工作了六年。
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,宇宙产生了大量能量、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、恒星,还有彼得、理查德和莉兹。
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于炽热致密的状态。
大约140亿年前,宇宙开始膨胀。
这首歌里的描述其实很准确。
无论如何,在宇宙诞生的最初时刻,物质和反物质是等量产生的。
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。
至于是什么造成了这万亿分之一的差距,至今仍是个谜。
我没有特别的猜测,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,科学与历史正在揭开这个谜团。
我们都知道,分裂原子能产生巨大能量,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产生的能量相比如何?
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分钟就会产生一个反物质粒子。
哇哦。
这差不多是香蕉在我家放着变黑的时间。
所以就算把全世界的香蕉都聚集起来,也不足以产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,单个粒子湮灭不会产生任何明显效果,否则我们会一直看到闪光。
我们的身体也会产生微量的反物质。
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,产生的爆炸威力相当于一颗核弹。
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。
制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产生,并且在不到一秒的时间内就湮灭,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,并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,也用于研究反物质。
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。
人们研究制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产生巨大爆炸,能量会极其强大。
一公斤反物质和一公斤物质相遇,威力相当于一千颗原子弹。
那能量确实巨大。
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,正负属性颠倒。
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。
目前没有确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,这一点确实很有趣。
理查德?费曼有句名言,如果你在火星上遇到你的反物质双胞胎,千万别握手。
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