反氫：修订间差异

本页使用了标题或全文手工转换
维基百科，自由的百科全书
以互动方式浏览历史
←上一版本下一版本→
删除的内容 添加的内容
可视化wikitext
无编辑摘要
第55行： 第55行：
{{infobox element isotopes/isotopes stable| mn=2 | sym=反氘 | na=人造{{查證請求}} | n=1 | link=氘#反氘 | firstlinks=no | stable_data=理論上穩定{{查證請求}}，未有實驗測定 }}
{{infobox element isotopes/isotopes stable| mn=2 | sym=反氘 | na=人造{{查證請求}} | n=1 | link=氘#反氘 | firstlinks=no | stable_data=理論上穩定{{查證請求}}，未有實驗測定 }}
}}
}}
人們亦可利用同樣方法製造[[氘#反氘|反氘]]（<span style="text-decoration: overline">D</span>；<sup>2</sup><span style="text-decoration:overline;">H</span>）、[[反氚]]（<span style="text-decoration: overline">T</span>；<sup>3</sup><span style="text-decoration:overline;">H</span>），或甚至是[[反氦]]（<span style="text-decoration: overline">He</span>），只是其難度更高。在2011年4月29日出版的英國《自然》雜誌上刊登了成功合成反氦-4的消息，方法是將兩個接近光速的金原子核對撞，通過篩選共探測到18個反氦-4的信號。
人們亦可利用同樣方法製造[[氘#反氘|反氘]]（<span style="text-decoration: overline">D</span>；<sup>2</sup><span style="text-decoration:overline;">H</span>）、[[反氚]]（<span style="text-decoration: overline">T</span>；<sup>3</sup><span style="text-decoration:overline;">H</span>），或甚至是[[反氦]]（<span style="text-decoration: overline">He</span>），只是其難度更高。在2011年4月29日出版的英國《自然》雜誌上刊登了成功合成反氦-4的消息，方法是將兩個接近光速的金原子核對撞，通過篩選共探測到18個反氦-4的信號。反氘、<ref>{{Cite journal|author = Massam, T|year = 1965 |title = Experimental observation of antideuteron production |journal = Il Nuovo Cimento |volume = 39|issue = 1 |pages = 10–14 |doi = 10.1007/BF02814251|last2 = Muller|first2 = Th.|last3 = Righini|first3 = B.|last4 = Schneegans|first4 = M.|last5 = Zichichi|first5 = A.|bibcode = 1965NCimS..39...10M |s2cid = 122952224 }}</ref><ref>{{Cite journal|author = Dorfan, D. E|date=June 1965|title = Observation of Antideuterons|journal = Phys. Rev. Lett.|volume = 14|issue = 24 |pages = 1003–1006| doi = 10.1103/PhysRevLett.14.1003|last2 = Eades|first2 = J.|last3 = Lederman|first3 = L. M.|last4 = Lee|first4 = W.|last5 = Ting|first5 = C. C.|bibcode=1965PhRvL..14.1003D}}</ref> 反氦-3 ({{SimpleNuclide2|anti=yes|helium|3}})<ref>{{cite journal|author=Antipov, Y.M. |year=1974|title=Observation of antihelium3 (in Russian)|journal=Yadernaya Fizika|volume=12 |page=311|display-authors=etal}}</ref><ref>{{cite journal|author=Arsenescu, R. |year=2003|title=Antihelium-3 production in lead-lead collisions at 158 ''A'' GeV/''c''|journal=[[New Journal of Physics]]|volume=5 |issue=1|page=1|doi=10.1088/1367-2630/5/1/301|bibcode = 2003NJPh....5....1A|display-authors=etal|doi-access=free}}</ref> 和反氦-4 ({{SimpleNuclide2|anti=yes|helium|4}}) 的原子核<ref>{{cite journal|author=Agakishiev, H. |year=2011|title=Observation of the antimatter helium-4 nucleus|arxiv=1103.3312|bibcode = 2011Natur.473..353S|volume= 473|doi=10.1038/nature10079|pmid=21516103|issue=7347|journal=Nature|pages=353–6|s2cid=118484566|display-authors=etal}}</ref> ，以如此高的速度产生了它们的相应原子的合成，带来了几个技术障碍。


==參看==
==參看==

2020年12月31日 (四) 10:02的版本

反氫
一顆反氫原子由一個正子和一個反質子組成
IUPAC名
Antihydrogen
反氫
英文名 Antihydrogen
别名 反氕
種類 反物质
對應物質
物質 氫
氫（非金屬） 氦（惰性氣體）
鋰（鹼金屬） 鈹（鹼土金屬） 硼（類金屬） 碳（非金屬） 氮（非金屬） 氧（非金屬） 氟（鹵素） 氖（惰性氣體）
鈉（鹼金屬） 鎂（鹼土金屬） 鋁（貧金屬） 矽（類金屬） 磷（非金屬） 硫（非金屬） 氯（鹵素） 氬（惰性氣體）
鉀（鹼金屬） 鈣（鹼土金屬） 鈧（過渡金屬） 鈦（過渡金屬） 釩（過渡金屬） 鉻（過渡金屬） 錳（過渡金屬） 鐵（過渡金屬） 鈷（過渡金屬） 鎳（過渡金屬） 銅（過渡金屬） 鋅（過渡金屬） 鎵（貧金屬） 鍺（類金屬） 砷（類金屬） 硒（非金屬） 溴（鹵素） 氪（惰性氣體）
銣（鹼金屬） 鍶（鹼土金屬） 釔（過渡金屬） 鋯（過渡金屬） 鈮（過渡金屬） 鉬（過渡金屬） 鎝（過渡金屬） 釕（過渡金屬） 銠（過渡金屬） 鈀（過渡金屬） 銀（過渡金屬） 鎘（過渡金屬） 銦（貧金屬） 錫（貧金屬） 銻（類金屬） 碲（類金屬） 碘（鹵素） 氙（惰性氣體）
銫（鹼金屬） 鋇（鹼土金屬） 鑭（鑭系元素） 鈰（鑭系元素） 鐠（鑭系元素） 釹（鑭系元素） 鉕（鑭系元素） 釤（鑭系元素） 銪（鑭系元素） 釓（鑭系元素） 鋱（鑭系元素） 鏑（鑭系元素） 鈥（鑭系元素） 鉺（鑭系元素） 銩（鑭系元素） 鐿（鑭系元素） 鎦（鑭系元素） 鉿（過渡金屬） 鉭（過渡金屬） 鎢（過渡金屬） 錸（過渡金屬） 鋨（過渡金屬） 銥（過渡金屬） 鉑（過渡金屬） 金（過渡金屬） 汞（過渡金屬） 鉈（貧金屬） 鉛（貧金屬） 鉍（貧金屬） 釙（貧金屬） 砈（類金屬） 氡（惰性氣體）
鍅（鹼金屬） 鐳（鹼土金屬） 錒（錒系元素） 釷（錒系元素） 鏷（錒系元素） 鈾（錒系元素） 錼（錒系元素） 鈽（錒系元素） 鋂（錒系元素） 鋦（錒系元素） 鉳（錒系元素） 鉲（錒系元素） 鑀（錒系元素） 鐨（錒系元素） 鍆（錒系元素） 鍩（錒系元素） 鐒（錒系元素） 鑪（過渡金屬） 𨧀（過渡金屬） 𨭎（過渡金屬） 𨨏（過渡金屬） 𨭆（過渡金屬） 䥑（預測為過渡金屬） 鐽（預測為過渡金屬） 錀（預測為過渡金屬） 鎶（過渡金屬） 鉨（預測為貧金屬） 鈇（貧金屬） 鏌（預測為貧金屬） 鉝（預測為貧金屬） 鿬（預測為鹵素） 鿫（預測為惰性氣體）
-
↑
氫
↓
鋰
- ← 氫 → 氦
結構
組成 1個反質子與
1個正子[1]
识别
CAS号 12791-17-2
性质
化学式 H
最穩定同位素
主条目：反氫的同位素
同位素 丰度 半衰期​（t1/2） 衰變
方式 能量​（MeV） 產物
1H 人造[查证请求] 未有實驗測定 [查证请求]
若非注明，所有数据均出自标准状态（25 ℃，100 kPa）下。
一顆反氫原子由一個正子和一個反質子組成

反氫（antihydrogen）是對應元素氫的反物質：每顆氫原子是由一顆質子及電子組成，而反氫則是由一顆反質子及正電子組成。其化學符號多以「H」表示，即「H」上加一橫條，讀作「H-bar」。科学家希望研究反氢，来阐明为什么在可观测宇宙中，物质比反物质多的问题，被称为重子不对称性问题。 [2] 反氢是在粒子加速器中人工产生的。 1999年，NASA 估计每克反氢的制造成本为62.5兆美元 (相当于今天的114兆美元)，使得它成为制造成本最高的物质。[3] 这是由于每个实验产生的反氢极低，并且使用粒子加速器的机会成本高。

歷史

1932年，此前一直研究宇宙射線的卡尔·戴维·安德森了發現帶正電荷的電子：正電子。

1955年，埃米利奥·塞格雷和欧文·张伯伦通過使用粒子加速器「Bevatron（英语：Bevatron）」發現了反質子，即反氫的原子核。在此實驗中還發現了反中子。

1995年，歐洲核子研究組織（CERN）和德國的研究小組發現在反質子周圍與正電子反應，產生反氫圈，次年一月公佈結果。

根據粒子物理學的CPT定律，反氫的不少特性均與氫相同，包括質量、磁矩及在量子狀態中的過渡頻率（即把激光或微波光束射在反氫原子上，會發出與氫相同顏色的光，例如：1s-2s的過渡頻率同樣為243 nm[4]）。由於反物質的質量不會呈負數，因此在萬有引力方面，反氫也應與正氫相同。

當反氫原子與正物質接觸，它們會很快湮滅並化為伽馬射線及高能量π介子，這些π介子又很快會衰變為μ子、中微子、正子及電子，並很快會消失。如果反氫原子處於真空環境，又不與正物質碰撞，它們理應永遠存在，不會湮滅消失。

自然界的環境不會出現反氫，因此需靠人們以粒子加速器來製造。1995年，歐洲核子研究組織（CERN）成功在瑞士日內瓦的研究所中，以射擊反質子來製造反氫原子，而這些反質子是在粒子加速器中的氙原子團中產生的。當一粒反質子接近氙原子核時，會產生正負電子各一粒，正電子給反質子抓獲時，便會產生反氫原子。由於每粒反質子能變為反氫原子的機會率約為10-19，因此以這個方法去大量生產反氫原子，成本定會極為昂貴。

近年，ATRAP及ATHENA兩個計劃正於CERN共同進行研究，他們把從放射性金屬鈉中產生的正電子與困在彭寧離子阱中的反質子融合為反氫原子，每秒鐘可生產100顆，這個方法於2002年首度試驗，至2004年共生產了數十萬顆。

這些反氫原子由於溫度極高，約為攝氏數千度，因此撞向實驗器皿時湮滅的機會也極高。而下一個目標是要製造低溫的反氫，並處於接近絕對零度的水平，使之可由磁場來密封。然後可以激光來準確量度其過渡頻率，如果其結果與正氫不同，縱使其差距小，也能證明它們的特性不完全相同，並能幫助解釋為何宇宙的物質以正物質為主，而非反物質。

2016年12月19日，《自然》雜誌登出CERN的反氫激光物理儀器（Antihydrogen Laser Physics Apparatus︔縮寫作ALPHA）反質子減速器測得反氫中最低的兩個能階（1S與2S）之間的電子躍遷（英语：atomic electron transition），其結果在實驗誤差內與一般的氫原子一致，吻合物質-反物質對稱性的CPT對稱性定律概念[4][5]。

反氫的同位素與其他反原子

主要的反氫同位素
同位素 衰變
丰度 半衰期 (t1/2) 方式 能量
（MeV） 		產物
1H 人造[查证请求] 理論上穩定[查证请求]，未有實驗測定，帶0粒反中子
2D 人造[查证请求] 理論上穩定[查证请求]，未有實驗測定，帶1粒反中子

人們亦可利用同樣方法製造反氘（D；2H）、反氚（T；3H），或甚至是反氦（He），只是其難度更高。在2011年4月29日出版的英國《自然》雜誌上刊登了成功合成反氦-4的消息，方法是將兩個接近光速的金原子核對撞，通過篩選共探測到18個反氦-4的信號。反氘、[6][7] 反氦-3 (3
He
)[8][9] 和反氦-4 (4
He
) 的原子核[10] ，以如此高的速度产生了它们的相应原子的合成，带来了几个技术障碍。

參看

參考文獻

  1. ^ Observation of the 1S–2S transition in trapped antihydrogen. 
  2. ^ BBC News – Antimatter atoms are corralled even longer. Bbc.co.uk. Retrieved on 2011-06-08.
  3. ^ Reaching for the stars: Scientists examine using antimatter and fusion to propel future spacecraft. NASA. 12 April 1999 [11 June 2010]. Antimatter is the most expensive substance on Earth 
  4. ^ 4.0 4.1 Ahmadi, M; et al. Observation of the 1S–2S transition in trapped antihydrogen. Nature. 2016-12-19 [2016-12-21]. doi:10.1038/nature21040 （英语）. 
  5. ^ Castelvecchi, Davide. Ephemeral antimatter atoms pinned down in milestone laser test. Nature. 2016-12-19 [2016-12-20] （英语）. 
  6. ^ Massam, T; Muller, Th.; Righini, B.; Schneegans, M.; Zichichi, A. Experimental observation of antideuteron production. Il Nuovo Cimento. 1965, 39 (1): 10–14. Bibcode:1965NCimS..39...10M. S2CID 122952224. doi:10.1007/BF02814251. 
  7. ^ Dorfan, D. E; Eades, J.; Lederman, L. M.; Lee, W.; Ting, C. C. Observation of Antideuterons. Phys. Rev. Lett. June 1965, 14 (24): 1003–1006. Bibcode:1965PhRvL..14.1003D. doi:10.1103/PhysRevLett.14.1003. 
  8. ^ Antipov, Y.M.; et al. Observation of antihelium3 (in Russian). Yadernaya Fizika. 1974, 12: 311. 
  9. ^ Arsenescu, R.; et al. Antihelium-3 production in lead-lead collisions at 158 A GeV/c. New Journal of Physics. 2003, 5 (1): 1. Bibcode:2003NJPh....5....1A. doi:10.1088/1367-2630/5/1/301 可免费查阅. 
  10. ^ Agakishiev, H.; et al. Observation of the antimatter helium-4 nucleus. Nature. 2011, 473 (7347): 353–6. Bibcode:2011Natur.473..353S. PMID 21516103. S2CID 118484566. arXiv:1103.3312 可免费查阅. doi:10.1038/nature10079. 

外部連結

基本粒子
复合粒子
其它
假想的基本粒子
其他
其它
假想的复合粒子
其它
準粒子
列表
取自“https://zh.wikipedia.org/w/index.php?title=反氫&oldid=63515924”