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一分鐘帶你了解神秘的反物質

生活 更新时间:2024-11-23 17:07:54

一分鐘帶你了解神秘的反物質(光與火不是一碼事)1

光不是物質,是電磁波。一定要說它是什麼态,或許可以稱為量子态,因為光是由光量子發出的。但目前還沒有把量子作為物質的一種形态定義。

光由光源發出,是因為光源中的電子獲得了額外能量,如果這個能量不足以使電子躍遷到更外層軌道,電子就會進行加速運動,并以波的方式釋放能量。

光的傳導是依靠光子,光子是傳遞電磁相互作用的基本粒子,是電磁輻射的載體,它既是一個一個的發出,又是以波的方式表現出折射、幹涉、衍射等性質,所以具有波粒二象性。電磁輻射就是依靠光子來傳遞,因此光子是電磁輻射的傳遞子,而電磁輻射就是光輻射。

光有可見光和不可見光,我們人眼能夠看到的光是屬于可見光,在光波頻譜(電磁頻譜)中隻占一小段波段,在380nm~780nm之間,其餘頻譜為不可見光,主要有無線電波、微波、紅外線、紫外線、X射線、伽馬射線。

一分鐘帶你了解神秘的反物質(光與火不是一碼事)2

現在的物質形态常見的隻有氣态、液态和固态,對這三态大家都比較熟悉,空氣是氣态,水是液态,石頭木頭等是固态。

不同的溫度和壓力可以使某些物質産生相變,三态可以相互轉化。比如水,溫度高了,就可以蒸發升華成氣态;溫度低了,就會結冰成為固态。空氣和一些氣體也有這種特性,比如氫在不同的壓力下就有氣态、液态和金屬态幾種形态。

金屬在高溫下也可以變成液态,但很難變成氣态,因為還沒有等到氣态溫度,就被氧原子勾走了;還有碳,也是這樣,還沒有等到氣态溫度,就會發生化學變化。

一分鐘帶你了解神秘的反物質(光與火不是一碼事)3

物質除了這三态,還有常見的火态。火态有兩種形式,一種是高溫的等離子态,還有一種是低溫的化學激發态。

低溫火焰的産生一般是化石燃料中化學能釋放的能量,是反應中的氣體分子或原子吸收能量,電子獲得能量在軌道之間躍遷釋放的光和熱能。

高溫的火焰叫等離子态,是由于原子被高溫剝奪了部分電子,組成原子團産生的電離現象,是由正負離子組成的離子化氣體狀物質。

這兩種狀态的火界限比較模糊,在我們看到的火中,就混雜着這兩種狀态,高溫部分很可能是等離子态,低溫部分很可能是化學态。一般認為在800度以下為低溫火,800度以上為高溫火。

一分鐘帶你了解神秘的反物質(光與火不是一碼事)4

實際上,在我們所認知的宇宙,等離子态占了絕大部分。因為天上所有的恒星都是以等離子态的形式存在。

而恒星是宇宙最主要的質量存在(除了暗物質、暗能量),如我們的太陽和夜晚看到的星星(除了幾顆行星)。

一分鐘帶你了解神秘的反物質(光與火不是一碼事)5

除此之外,科學界還發現了3種形态的物質,即玻色~愛因斯坦凝聚态、費米子凝聚态、中子或電子簡并态。

玻色~愛因斯坦凝聚态和費米子凝聚态,都是物質在極低溫度下,也就是接近絕對零度的時候會産生某些特異的性質,比如變成超流體或超導體,光也會成為速度極慢的一種流體。這裡面的機制很複雜,就不在這讨論了。

一分鐘帶你了解神秘的反物質(光與火不是一碼事)6

還有一種态是物質在極高壓力下的特殊狀态,已經不能夠算是什麼物質了,就是一堆沒有類别的原子核或者中子。

這種狀态的物質或者叫非物質存在于白矮星和中子星上,白矮星本身巨大的引力壓力把原子的電子剝離了,形成了電子簡并壓抵禦着巨大的引力壓力,取得一個平衡;中子星則被本身極大的引力壓将原子完全擠破,電子被壓進了原子核,與質子結合為中子,整個星球變為一個大中子核,由此産生了中子簡并壓,靠這種簡并壓來抵禦引力壓力,取得一個平衡。

所以這兩種星球上的物質是一種特殊狀态的物質。白矮星上的物質密度達到1個立方厘米1~10噸,中子星上的物質密度達到1立方厘米1~20億噸。

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綜上所述,我們現在認識的世界存在着七種物質形态,即:氣态、液态、固态、等離子态、玻色~愛因斯坦凝聚态、費米子凝聚态、電子或中子簡并态。

就是這樣,歡迎共同探讨。

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