AEEA 天文教育資訊網

上網探索宇宙的好選擇 ! Activities of Exhibition and Education in Astronomy.

2001 年 8 月 11 日

基本粒子 (9) : 反氫原子是如何創生的 ?
提供者 : 陳輝樺 (AEEA 小組 , NMNS )

說明: 瞭解物質的組成，一直是科學家以及人類最大的願望，而對於反物質的追尋更是令人遐想和挑戰。 1897 年，科學家首度發現帶負電荷的次原子粒子 : 電子 (electron)。 1920 年，發現原子核中帶正電的質子 (proton) 。 1932 年，又發現原子核中不帶電荷的中子 (neuton) 。 1932 年，美國實驗物理學家安德森在探測器中發現從高能量宇宙射線 (伽瑪射線) 所造成電子反粒子的軌跡，而得以證實反物質的存在。 1964 年，高能物理學家首度藉由「 K 介子系統」證實物質 (K 介子) 和反物質 (反 K 介子) 具有不對稱性，為宇宙為什麼反物質如此地少提供了一道解謎的關鍵曙光。 1992 年，由德國物理學家甌勒特 (W. Oelert) 利用歐洲粒子物理研究中心 (CERN) 的低能量反質子儲存環 (LEAR) 中的反質子束，通過一個 Xe 氣體噴束，首度成功地創生出反氫原子。在 LEAR 環中能量為 1.94 Gev 的反質子束，通過 Xe 氣體噴束時在罕有的機會中，一個反質子會因和 Xe 原子核碰撞，而將部分的能量轉化成一個電子和反電子對。而因著反電子 (帶正電荷) 的速度和反質子 (帶負電荷) 的速度正好十分接近，因而結合而成一個衰變期為 40 奈秒 (10^-9 秒) 電中性的反氫原子。上圖是甌勒特研究小組創生反氫原子的實驗過程圖示。至於有沒可能創生出可長久存在的反物質原子，來驗證由量子力學和狹義相對論所推導出來的 CPT (電荷、宇稱和時間) 的不變性，和檢驗反物質在重力下的作用、等效原理等。我們將會後續再進一步介紹 !

明日主題 : 基本粒子 (10) : B 粒子和其反粒子

作者與主編 : 陳輝樺、王夕堯
諮詢服務: 陳輝樺 (NMNS 國立自然科學博物館)
王夕堯 (NTPU 國立台北大學)
蘇明俊 (NKNU 國立高雄師範大學科教所)

本網站所有圖片未特別聲明者，都是取材自美國太空總署 (NASA) 網頁，請勿作商業用途使用。
本網站由行政院國家科學發展委員會科教處贊助。