國(guó)內(nèi)外大氣污染研究進(jìn)展(國(guó)內(nèi)外大氣污染研究進(jìn)展論文)
一、研究進(jìn)展論文怎么寫?
可以這樣寫的,一是簡(jiǎn)要概述一下論文的題目、摘要、關(guān)鍵詞等。
二是回顧一下研究進(jìn)展的各時(shí)段大致情況和成果,三是預(yù)測(cè)下一步發(fā)展方向
二、生物研究進(jìn)展報(bào)告怎么寫?
環(huán)境與光污染
一、課題背景:
隨著現(xiàn)代都市的發(fā)展,出現(xiàn)了一種新的污染——光污染,它已成為現(xiàn)在都市的環(huán)境公害,影響人們的身心健康。而這種光污染是由反光、反熱的建筑材料造成的,如一些大廈的玻璃幕墻。在下午約2~4時(shí)折射的太陽(yáng)光正好對(duì)著公路,司機(jī)們的視線受到干擾,存在安全隱患。在深圳也存在此種問(wèn)題,特別是繁華地段的高層反光反熱的玻璃幕墻,因此,本小組在我市的繁華地段進(jìn)行調(diào)查研究,開展了“光污染”的課題研究。
二、課題目的:
1.認(rèn)識(shí)和了解光污染的有關(guān)知識(shí)。
2.調(diào)查城市光污染,并提出有關(guān)建議。
3.學(xué)會(huì)團(tuán)結(jié)合作,學(xué)會(huì)對(duì)知識(shí)的探討與研究。??
三、課題研究過(guò)程與方法:
1.查找資料:上網(wǎng)查找,翻閱書報(bào)。收集資料。
(1)光污染分為人造光與自然光,這些光照對(duì)人體有害處。
(2)人對(duì)光的色彩有何反應(yīng)。
(3)光污染對(duì)各種人群的危害。
2.實(shí)地調(diào)查
(1)對(duì)行人、司機(jī)的采訪。
(2)采用拍照,進(jìn)行實(shí)情記錄。
3.總結(jié)整理
(1)整理資料,分析內(nèi)容。
(2)制作網(wǎng)頁(yè)。
四、研究結(jié)果和分析:
1.光污染及其危害
根據(jù)環(huán)境科學(xué)的解釋,光污染是指過(guò)量的光輻射,紫外線輻射和紅外線輻射對(duì)人體健康,人類生活和工作環(huán)境造成不良影響的現(xiàn)象。
(1)眩光?
造成光污染的光輻射中常見的是眩光。眩光是指在視野內(nèi)有光亮度范圍不適宜,在空間或時(shí)間上存在著極端的光亮度對(duì)比,以致引起不舒服或降低可見度的視覺現(xiàn)象,玻璃幕墻的光污染就是由于其反射太陽(yáng)光、燈光等光線過(guò)強(qiáng)造成眩光。眩光使人的視力下降并迅速疲勞,日常生活中的眩光污
染有很多,如夜間迎面而來(lái)的汽車前燈的眩光會(huì)使受到光刺激的司機(jī)和行人控制力降低,很容易發(fā)生危險(xiǎn)等。
(2)自然光
自然光主要來(lái)源太陽(yáng)輻射。太陽(yáng)光主要有紫外線、紅外線、可見光等。而光污染是指過(guò)量的光的輻射,紫外光的輻射,能對(duì)人體健康、人類生活和工作環(huán)境造成不良影響。如:受日光中的紫外線過(guò)度的照射,便會(huì)引起日光性皮膚炎,會(huì)使人身體暴露部位紅腫,嚴(yán)重者起水皰,患部有灼熱,刺癢或疼痛感;病情嚴(yán)重時(shí),可伴隨身體不適、發(fā)燒、惡心及心跳加速,長(zhǎng)期日曬過(guò)量會(huì)造成慢性損害,長(zhǎng)期照射陽(yáng)光,紫外線能誘發(fā)皮膚癌。但適量的陽(yáng)光照射是必要的。
(3)反射太陽(yáng)光
反射太陽(yáng)光,這種光污染是城市中最為嚴(yán)重的。例如,我市的建筑,雖然以玻璃幕墻為主,是很美觀,但在美麗的背后卻潛藏著殺機(jī),它給周圍的人帶來(lái)了很多危險(xiǎn),如:使正常細(xì)胞衰亡,出現(xiàn)血壓升高,心急燥熱等不良癥狀,還可以使人的視力下降尤其是眩光。
(4)人造光
人造光就是指我們?nèi)粘J褂玫碾姛簦鑿d用的彩燈等。在舞廳里,我們看到的燈光五光十色,美麗萬(wàn)分,可你對(duì)它的危害又認(rèn)識(shí)多少呢?各式各樣的彩燈是光污染的來(lái)源之一。彩燈雖然能夠強(qiáng)烈的刺激感官,同時(shí)刺激也能病發(fā)細(xì)胞,使人的眼睛不適,影響人的中樞神經(jīng),令人產(chǎn)生頭暈?zāi)垦#玖⒉环€(wěn)的感覺,長(zhǎng)期處于這種燈光下會(huì)引起頭痛,失明,食欲不振。此外經(jīng)科學(xué)研究表明,彩光能給人產(chǎn)生心理壓力,不同的顏色有不同程度的心理壓力。 ?
(5)彩光心理壓力指數(shù)
燈光顏色 白光 黃光 綠光 藍(lán)光 紫光 紅光 黑光
壓力指數(shù) 100 113 133 152 155 158 187
(6)光污染如何導(dǎo)致近視
作為學(xué)生的我們受到光污染的危害就更嚴(yán)重了,現(xiàn)代學(xué)生的近視眼有不斷上升的趨勢(shì),其中必不可少原因是光污染。學(xué)生所用的臺(tái)燈,光質(zhì)分為紅外光、紫外光。紅外光易被水分吸收,而人的眼球80%左右是水分,長(zhǎng)期吸收紅外光會(huì)使眼組織變異;紫外光有穿透力,殺傷力強(qiáng),長(zhǎng)期受紫外光輻射,眼細(xì)胞受到傷害。臺(tái)燈的光污染會(huì)對(duì)眼睛造成疲勞,損傷,從而使視力下降。
2.光污染的防治與建議
(1)在光污染比較嚴(yán)重的地區(qū),可以多植樹,樹木可以減少光污染的強(qiáng)度,從而減少光污染對(duì)人體的影響和危害。
(2)在交通繁忙地區(qū)的建筑物應(yīng)少用或不用反光、反熱的建筑材料,最好使用不反光、不反熱的建筑材料。
(3)住宅區(qū)不用反光、反熱性強(qiáng)的建筑材料,因?yàn)樗鼤?huì)直接危害到人們的健康,生活習(xí)慣。
(4)若使用反光的建筑材料做外墻,應(yīng)有自動(dòng)轉(zhuǎn)向反光系統(tǒng)。如:兩棟樓隔著一定的距離而對(duì)立,若太陽(yáng)光從對(duì)面大樓方向射過(guò)來(lái),那么這棟大樓的反光外墻通過(guò)自動(dòng)反光系統(tǒng)調(diào)節(jié)一定的角度,射向另一棟大樓再經(jīng)過(guò)自動(dòng)反光系統(tǒng),把光反射到天空去,這種設(shè)想的可行性是可以的,但依現(xiàn)在的科技水平要完成這一系統(tǒng)是不可能的,它需要高新的科技與高能量的消耗,因此這種想法只有在未來(lái)實(shí)現(xiàn)了。
三、研究進(jìn)展是什么意思?
研究進(jìn)展指的是對(duì)自己所研究領(lǐng)域的進(jìn)度。
論文中的研究進(jìn)展可以參考如下模版:
1、第一階段:準(zhǔn)備階段(XXXX年XX月——XXXX年XX月)
(1)組建課題團(tuán)隊(duì),確定研究課題,撰寫開題報(bào)告。
(2)制定調(diào)研方案,完成前期調(diào)研資料整理匯總。
(3)設(shè)計(jì)調(diào)查問(wèn)卷,開展問(wèn)卷調(diào)查,匯總調(diào)查結(jié)果并分析、歸納,撰寫報(bào)告。
2、第二階段:實(shí)施階段(XXXX年XX月——XXXX年XX月)
(1)整合教學(xué)資源,設(shè)計(jì)課件模板,并通過(guò)教學(xué)實(shí)踐進(jìn)行調(diào)整、改進(jìn)。
(2)建立教學(xué)資源共享機(jī)制,設(shè)計(jì)課件定制訂單模板,開展個(gè)性化的課件定制服務(wù),不斷修改、完善。
(3)開展教學(xué)實(shí)踐,整理研究資料。
3、第三階段:結(jié)題階段(XXXX年XX月——XXXX年XX月)
(1)整理研究數(shù)據(jù),形成研究報(bào)告。
(2)組織內(nèi)部評(píng)估。
(3)整理課題建設(shè)材料,進(jìn)行總結(jié)、評(píng)估,完成結(jié)果分析并撰寫相關(guān)論文,申報(bào)并迎接評(píng)審。
課題研究進(jìn)度安排,只是計(jì)劃,在實(shí)際研究過(guò)程中,可能會(huì)遇到其他的情況。但進(jìn)度安排依舊不可少,可以為我們明確研究方向,讓個(gè)人更清晰,知道要做什么。
同時(shí),課題負(fù)責(zé)人也要根據(jù)研究課題的實(shí)際情況,來(lái)合理調(diào)整,以便更好的完成課題研究任務(wù)。
四、綜述論文研究進(jìn)展怎么寫?
綜述論文研究進(jìn)展可以按時(shí)間節(jié)點(diǎn)寫,也可以按取得的成果分階段來(lái)寫。
五、知網(wǎng)中如何看研究進(jìn)展?
可通過(guò)以下幾種方式了解所研究領(lǐng)域進(jìn)展
第一,搜索綜述性文章,在一般搜索框內(nèi)輸入領(lǐng)域關(guān)鍵詞與研究現(xiàn)狀,例如“失敗學(xué)習(xí)的研究現(xiàn)狀”、“失敗學(xué)習(xí)的研究述評(píng)”。
第二,搜索最新的博士、碩士論文,在這些論文的研究綜述、理論基礎(chǔ)部分會(huì)對(duì)所在領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀進(jìn)行詳細(xì)的介紹。
第三,搜索領(lǐng)域?qū)W術(shù)大牛的文章,他們一般會(huì)對(duì)領(lǐng)域前沿進(jìn)行及時(shí)追蹤,發(fā)表綜述性文章。可以在高級(jí)搜索中檢索“作者姓名”+“作者單位”,獲取相關(guān)文獻(xiàn)。
六、學(xué)術(shù)研究進(jìn)展報(bào)告怎么寫?
無(wú)論本科生,碩士亦或者是博士,在跟導(dǎo)師做課題做科研,或者僅僅是課程學(xué)習(xí),都有需要去做學(xué)習(xí)進(jìn)展、成果報(bào)告,調(diào)研報(bào)告,對(duì)自己所學(xué)所做所得進(jìn)行匯報(bào)。有時(shí)候會(huì)被限制報(bào)告時(shí)間在一個(gè)較短的時(shí)間。
那么如何在一個(gè)較為有限的時(shí)間內(nèi)將自己要報(bào)告的內(nèi)容講清楚,盡可能多的展示自己的“料”展示出來(lái),在主次分明的情況下,對(duì)相對(duì)次要的內(nèi)容快速帶過(guò)的同時(shí),不會(huì)給聽眾留下“學(xué)的淺,研究不深入,定性”的感覺,而能給聽眾一種“做了很多,思考研究有深度,不是泛泛而談,報(bào)告形式限制了報(bào)告者讓報(bào)告者不能展示完“的感覺呢?
補(bǔ)充一下可能的”學(xué)習(xí)研究進(jìn)展報(bào)告“內(nèi)容(因?yàn)楹驼降膶W(xué)術(shù)報(bào)告有一些區(qū)別,作為學(xué)生可能沒(méi)有那么多可以發(fā)sci的成果來(lái)做報(bào)告):1、本課題基礎(chǔ)知識(shí),背景概念;2、文獻(xiàn)綜述;3、學(xué)生自己在這方向推導(dǎo)發(fā)展了的進(jìn)展和一些成果。
題主本身只是一個(gè)普通大二的理論物理本科生,學(xué)識(shí)疏淺,如有偏頗與不足還望多多指教提攜~
七、研究進(jìn)展屬于什么類型論文?
畢業(yè)論文的類型: 1、理論性問(wèn)題研究論文 學(xué)生在校期間,學(xué)習(xí)了多門公共基礎(chǔ)課、專業(yè)基礎(chǔ)課和專業(yè)課,涉及大量的基礎(chǔ)理論和原理性問(wèn)題。學(xué)生可在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下,選擇自己比較熟悉并有較深理解的某一理論問(wèn)題,進(jìn)行探討和研究.要求學(xué)生有較好的理論基礎(chǔ),對(duì)某一理論掌握比較扎實(shí),邏輯思維及分析問(wèn)題能力強(qiáng),同時(shí)能夠做到理論聯(lián)系實(shí)際,用所掌握的理論原理分析、解決實(shí)踐問(wèn)題。學(xué)生應(yīng)當(dāng)圍繞所選定的理論問(wèn)題,在廣泛收集資料,大量閱讀有關(guān)文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上,總結(jié)前人的成就,分析前人的觀點(diǎn),找出以往研究的薄弱之處,提出自己的見解,也可對(duì)某些理論原理的應(yīng)用進(jìn)行更深層的研究和探討,尋求更合理的成果和結(jié)論。 2、應(yīng)用性問(wèn)題研究論文 無(wú)論哪一類專業(yè),都有大量的應(yīng)用性課程和專題,甚至專業(yè)本身就屬于應(yīng)用性很強(qiáng)的專業(yè)。特別是管理學(xué)科的各類專業(yè),學(xué)生可就不同管理領(lǐng)域的實(shí)際問(wèn)題,運(yùn)用在校期間所學(xué)的各種原理、方法和技術(shù)研究解決實(shí)際問(wèn)題。這是對(duì)學(xué)生素質(zhì)能力的考核和鍛煉。撰寫應(yīng)用性問(wèn)題的研究論文,要求學(xué)生具有較扎實(shí)的理論和原理基礎(chǔ),較熟練地掌握所學(xué)技術(shù)和方法,熟悉所掌握原理、技術(shù)和方法的應(yīng)用環(huán)境和問(wèn)題,能夠把握該應(yīng)用領(lǐng)域的發(fā)展變化趨勢(shì),并能提出該原理、技術(shù)和方法的應(yīng)用難點(diǎn)、問(wèn)題和措施保證。 3、實(shí)踐問(wèn)題研究論文 改革實(shí)踐中有大量的具體問(wèn)題需要研究和解決,特別是與學(xué)生所學(xué)專業(yè)有關(guān)的實(shí)踐問(wèn)題更容易引起學(xué)生的關(guān)注和研究興趣。學(xué)生可就自己熟悉并能運(yùn)用所學(xué)原理和方法提出合理解決方案的實(shí)踐問(wèn)題進(jìn)行研究和探討。對(duì)這類問(wèn)題的研究實(shí)踐性強(qiáng),實(shí)用價(jià)值高,要求學(xué)生對(duì)所研究的問(wèn)題有透徹的了解和深刻認(rèn)識(shí),能夠清楚問(wèn)題的癥結(jié)所在,并能在自己所學(xué)習(xí)和掌握的原理和方法中找到解決的方法和答案。實(shí)踐性問(wèn)題研究論文與應(yīng)用性問(wèn)題研究論文的最大區(qū)別在于從實(shí)踐中尋找問(wèn)題撰寫論文。有些學(xué)生的論文選題就直接來(lái)源于自身的社會(huì)實(shí)踐和畢業(yè)實(shí)習(xí)。 4、指定性問(wèn)題研究論文 有些學(xué)生的畢業(yè)論文選題來(lái)源于某些部門或企業(yè)對(duì)學(xué)校的委托項(xiàng)目或調(diào)研任務(wù),還有的來(lái)源于指導(dǎo)教師的科研課題和咨詢策劃項(xiàng)目。圍繞這些問(wèn)題撰寫畢業(yè)論文,對(duì)學(xué)生來(lái)講都屬于指定性問(wèn)題,有些問(wèn)題并不一定是學(xué)生最有基礎(chǔ)和研究興趣的問(wèn)題。但對(duì)這些問(wèn)題的研究,老師的專項(xiàng)研究能力強(qiáng),對(duì)學(xué)生的指導(dǎo)性強(qiáng),更有針對(duì)性。選擇參與這些問(wèn)題研究并以此為題撰寫畢業(yè)論文的學(xué)生,也會(huì)具備一定的知識(shí)和能力基礎(chǔ),再加上老師的言傳身教和悉心指導(dǎo),對(duì)問(wèn)題的研究深度較深,實(shí)踐性強(qiáng),有助于學(xué)生研究問(wèn)題和分析、解決問(wèn)題能力的培養(yǎng)。
八、大氣污染標(biāo)準(zhǔn)?
空氣污染的六項(xiàng)指標(biāo)為二氧化氮、二氧化硫、一氧化碳、臭氧8小時(shí)濃度、可吸入顆粒物(PM10)、細(xì)顆粒物(PM2.5)。空氣污染指標(biāo)是國(guó)家為保護(hù)人群健康和生存環(huán)境,并考慮了社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、技術(shù)等因素,經(jīng)過(guò)綜合分析后,對(duì)空氣中污染物的最大允許濃度所作的規(guī)定。它是衡量空氣受污染程度的法定尺度。
九、論文答辯中怎樣回答研究進(jìn)展?
把自己的論文研究的進(jìn)度匯報(bào)一下,從開始階段到準(zhǔn)備階段然后到實(shí)施階段,說(shuō)出每個(gè)階段的主要工作
十、世界各國(guó)反物質(zhì)研究進(jìn)展如何?
反物質(zhì)是一種假想的物質(zhì)形式,在粒子物理學(xué)里,反物質(zhì)是反粒子概念的延伸,反物質(zhì)是由反粒子構(gòu)成的,如同普通物質(zhì)是由普通粒子所構(gòu)成的。物質(zhì)與反物質(zhì)的結(jié)合,會(huì)如同粒子與反粒子結(jié)合一般,導(dǎo)致兩者湮滅,且因而釋放出高能光子或伽瑪射線。1932年由美國(guó)物理學(xué)家卡爾·安德森在實(shí)驗(yàn)中證實(shí)了正電子的存在。隨后又發(fā)現(xiàn)了負(fù)質(zhì)子和自旋方向相反的反中子。英國(guó)《自然》雜志網(wǎng)站2010年11月17日發(fā)布報(bào)告,歐洲研究人員在科學(xué)史上首次成功“抓住”微量反物質(zhì)。
概念
自然界紛呈多樣的宏觀物體還原到微觀本源,它們都是由質(zhì)子、中子和電子所組成的。這些粒子因而被稱為基本粒子,意指它們是構(gòu)造世上萬(wàn)物的基本磚塊,事實(shí)上基本粒子世界并沒(méi)有這么簡(jiǎn)單。在30年代初,就有人發(fā)現(xiàn)了帶正電的電子,這是人們認(rèn)識(shí)反物質(zhì)的第一步。到了50年代,隨著反質(zhì)子和反中子的發(fā)現(xiàn),人們開始明確地意識(shí)到,任何基本粒子都在自然界中有相應(yīng)的反粒子存在。
正電子、負(fù)質(zhì)子都是反粒子,它們跟通常所說(shuō)的電子、質(zhì)子相比較,質(zhì)量相等但電性相反。科學(xué)家設(shè)想在宇宙中可能存在完全由反粒子構(gòu)成的物質(zhì),也就是反物質(zhì)。
電子和反電子的質(zhì)量相同,但有相反的電荷。質(zhì)子與反質(zhì)子也是這樣。
那么中子與反中子的性質(zhì)有什么差別?其實(shí)粒子實(shí)驗(yàn)已證實(shí),粒子與反粒子不僅電荷相反,其他一切可以相反的性質(zhì)也都相反。這里我們討論一下重子數(shù)的概念。
質(zhì)子與中子被統(tǒng)稱為核子。人們從核現(xiàn)象的研究發(fā)現(xiàn),質(zhì)子能轉(zhuǎn)化為中子,中子也能轉(zhuǎn)化為質(zhì)子,但在轉(zhuǎn)化前后,系統(tǒng)的總核子數(shù)是不變的。50年代起的粒子實(shí)驗(yàn)表明,還有很多種比核子重的粒子,它們與核子也屬同一類,這類粒子于是被改稱為重子,核子僅是其最輕的代表,一般的規(guī)律是:當(dāng)粒子通過(guò)相互作用而發(fā)生轉(zhuǎn)化,系統(tǒng)中的重子個(gè)數(shù)是不會(huì)改變的。
由于重子數(shù)的守恒性,兩個(gè)質(zhì)子相碰是不會(huì)產(chǎn)生一個(gè)包含三個(gè)重子的系統(tǒng)的,那么反核子應(yīng)當(dāng)怎么產(chǎn)生?實(shí)驗(yàn)表明,反核子總是在碰撞中與核子成對(duì)地產(chǎn)生的。例如
p+p → N+N+N+N'+若干 π介子
其中N代表質(zhì)子或中子,N'代表反質(zhì)子或反中子。反核子一旦產(chǎn)生,它常很快與周圍的某個(gè)核子再相碰而成對(duì)地湮滅。例如
N+N' → 若干 π介子
按照這種說(shuō)法推論,在宇宙的某個(gè)地方,一定存在著反物質(zhì)世界。如果反物質(zhì)世界真的存在的話,那么,它只有不與物質(zhì)會(huì)合才能存在。可物質(zhì)與反物質(zhì)怎樣才能不會(huì)合?反物質(zhì)在宇宙何方?這還是待解之迷。
對(duì)于比核子更重的重子,情況完全一樣。反重子也總是與重子成對(duì)地產(chǎn)生,成對(duì)地湮滅的。這些經(jīng)驗(yàn)使人們認(rèn)識(shí)到,重子數(shù)的守恒規(guī)律需要重新認(rèn)識(shí)。
現(xiàn)在人們把重子數(shù)B當(dāng)作描述粒子性質(zhì)的一種電荷。正反重子不僅有相反的電荷,而且也有相反的重子數(shù)B。令任一個(gè)重子都具有重子數(shù)B=+1,則任一個(gè)反重子都具有B=-1。介子、輕子和規(guī)范子等非重子不具有重子數(shù),即它們有B=0。重子數(shù)的守恒規(guī)律可表述為:任何粒子反應(yīng)都不會(huì)改變系統(tǒng)的總重子數(shù)B。這表述既反映了不涉及反粒子時(shí)的重子個(gè)數(shù)不變,也概括了反粒子與粒子的成對(duì)產(chǎn)生和湮滅。現(xiàn)在我們?nèi)菀桌斫庵凶雍头粗凶拥膮^(qū)別了,它們具有相反的重子數(shù)B,因此反中子能與核子相碰導(dǎo)致湮滅,而中子則不能。
此外,人們還類似地發(fā)現(xiàn)了輕子數(shù)的守恒性。中微子雖不帶電,也不具有重子數(shù),但它與反中微子具有相反的輕子數(shù)。按輕子數(shù)的守恒性,中微子與反中微子的物理行為也是很不一樣的,實(shí)驗(yàn)還表明,介子數(shù)和規(guī)范粒子數(shù)是不具有守恒性的。這樣我們看到,電荷只是粒子的一種屬性,另外還有用重子數(shù)和輕子數(shù)等物理量刻畫的其他屬性。正反粒子的這些屬性也都是相反的。
1928年,英國(guó)青年物理學(xué)家狄拉克從理論上首次論證了正電子的存在。這種正電子除了電性和電子相反外,一切性質(zhì)和電子相同。1932年,美國(guó)物理學(xué)家安德遜在實(shí)驗(yàn)室中發(fā)現(xiàn)了狄拉克所預(yù)言的正電子。1955年,美國(guó)物理學(xué)家西格雷等人用人工的方法獲得了反質(zhì)子。此后人們逐漸認(rèn)識(shí)到,不僅質(zhì)子和電子,所有的微觀粒子都有各自的反粒子。
這一系列科學(xué)成果使人們?nèi)諠u接近反物質(zhì)世界。然而問(wèn)題并不那么簡(jiǎn)單。首先,在地球上很難發(fā)現(xiàn)反物質(zhì)。因?yàn)榱W优c反粒子碰到一起,就像冰塊遇上火球一樣,或者一起消失,或者轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌W印K栽诘厍蛏希次镔|(zhì)一旦碰上其它物質(zhì)就會(huì)被兼并掉。其次,制造反物質(zhì)相當(dāng)困難而且耗費(fèi)巨大,需要如SSC或LHC之類的高科技儀器,并且即使制造出反物質(zhì),也難以保存,因?yàn)榈厍蛏先f(wàn)物都由物質(zhì)構(gòu)成。
我們周圍的宏觀物質(zhì)主要由重子數(shù)為正的質(zhì)子和中子所組成。因此,這樣的物質(zhì)被稱為正物質(zhì),由他們的反粒子組成的物質(zhì)相應(yīng)地叫反物質(zhì)。從粒子物理的角度講,正粒子和反粒子的性質(zhì)幾乎完全對(duì)稱,那么為什么自然界有大量的正物質(zhì),而卻幾乎沒(méi)有反物質(zhì)呢?這正是我們現(xiàn)在要討論的問(wèn)題。
反物質(zhì)就是正常物質(zhì)的鏡像,正常原子由帶正電荷的原子核構(gòu)成,核外則是帶負(fù)電荷的電子。但是,反物質(zhì)的構(gòu)成卻完全相反,它們擁有帶正電荷的電子和帶負(fù)電荷的原子核。從根本上說(shuō),反物質(zhì)就是物質(zhì)的一種倒轉(zhuǎn)的表現(xiàn)形式。愛因斯坦曾經(jīng)根據(jù)相對(duì)論預(yù)言過(guò)反物質(zhì)的存在:“對(duì)于一個(gè)質(zhì)量為m,所帶電荷為e的物質(zhì),一定存在一個(gè)質(zhì)量為m,所帶電荷為-e的物質(zhì)(即反物質(zhì))”。按照物理學(xué)家假想,宇宙誕生之初曾經(jīng)產(chǎn)生等量的物質(zhì)與反物質(zhì),而兩者一旦接觸便會(huì)相互湮滅抵消,發(fā)生爆炸并產(chǎn)生巨大能量。然而,出于某種原因,當(dāng)今世界主要由物質(zhì)構(gòu)成,反物質(zhì)似乎壓根不存在于自然界。正反物質(zhì)的不對(duì)稱疑難,是物理學(xué)界所面臨的一大挑戰(zhàn)。
特點(diǎn)
在多數(shù)理論家看來(lái),宇宙中正反物質(zhì)的大尺度分離是不可能發(fā)生的。因此,三千萬(wàn)光年的范圍內(nèi)沒(méi)有反物質(zhì)天體,已說(shuō)明宇宙中大塊的反物質(zhì)是不存在的。但是理論家也相信,極早期宇宙中正反物質(zhì)應(yīng)當(dāng)?shù)攘俊_@樣,需要做的事是尋找物理機(jī)理,來(lái)說(shuō)明宇宙如何才能從正反物質(zhì)等量的狀態(tài)過(guò)渡到正物質(zhì)為主的狀態(tài)。這里,理論家也遇到了非常尖銳的困難。
按照大爆炸理論,甚早期宇宙介質(zhì)的溫度非常高。粒子間的熱碰撞會(huì)成對(duì)地產(chǎn)生任何基本粒子。當(dāng)粒子的成對(duì)湮滅與成對(duì)產(chǎn)生達(dá)到統(tǒng)計(jì)平衡,宇宙介質(zhì)就是一切基本粒子構(gòu)成的混合氣體,且任一種穩(wěn)定或不穩(wěn)定的粒子都有接近相等的數(shù)密度。至于重子和反重子的數(shù)目是否嚴(yán)格相等,這不是由物理規(guī)律決定,而是由初條件決定的。
在理論家看來(lái),在最初的宇宙中正反粒子應(yīng)當(dāng)?shù)攘坎抛匀弧5且子诳闯觯暨@想法是對(duì)的,重子的守恒性立即會(huì)給出與事實(shí)明顯不符的推論。當(dāng)宇宙的膨脹使氣體溫度降至10 ^13 K以下,由于粒子的熱動(dòng)能已不夠,熱碰撞成對(duì)產(chǎn)生重子已不可能。于是湮滅過(guò)程將使正反重子的數(shù)目同時(shí)迅速下降。最終,宇宙中將既沒(méi)有重子,也沒(méi)有反重子。這顯然不是真實(shí)宇宙的情景。事實(shí)上,今天宇宙中光子的數(shù)目最多.重子的數(shù)目是它的十萬(wàn)萬(wàn)分之一左右,反重子的數(shù)目很可能還要低許多量級(jí)。如果重子數(shù)B的守恒性是嚴(yán)格的物理規(guī)律,要宇宙從正反重子等量的狀態(tài)演化成今天這樣的狀態(tài)是不可能的。然后,理論家又不能相信在原始的宇宙中重子就會(huì)多于反重子,那么問(wèn)題的出路在哪兒?
重子數(shù)B的守恒性肯定是嚴(yán)格成立的物理規(guī)律嗎?至今難以計(jì)數(shù)的粒子實(shí)驗(yàn)確實(shí)沒(méi)有發(fā)現(xiàn)過(guò)一個(gè)破壞重子數(shù)守恒的事例,但是這并不說(shuō)明它一定是嚴(yán)格的規(guī)律。回顧一下化學(xué)的發(fā)展可作借鑒。化學(xué)反應(yīng)是元素的重新組合。經(jīng)驗(yàn)表明,在重組合的前后,每一種元素的原子數(shù)是守恒的,無(wú)數(shù)的化學(xué)實(shí)踐表明沒(méi)有例外。想把汞變金的煉金術(shù)的失敗,更從反面提供了證明。但是有了核反應(yīng)的知識(shí)后人們已清楚知道,汞變成金完全可能,關(guān)鍵在于要有高的能量讓原子核發(fā)生變化。化學(xué)反應(yīng)是在粒子能量小于1eV的條件下進(jìn)行的,這條件下原子核不能相互接觸,核反應(yīng)就不能發(fā)生。若過(guò)程中粒子的能量超過(guò)1MeV,原子核之間就能充分接近,那么原子核就能變化了,原子數(shù)的守恒性也就隨之破壞了。由此看來(lái),原子數(shù)在化學(xué)過(guò)程中的守恒不是偶然的,但是它僅是低能下的唯象規(guī)律,而不是普遍成立的自然規(guī)律。借鑒同樣的道理,重子數(shù)的守恒性也可能僅是一定能量范圍的唯象規(guī)律,而不是普遍成立的。當(dāng)粒子的能量更高,重子數(shù)的守恒性完全可能會(huì)不成立,這正是今天的理論家看到的出路。
從70年代中期起,粒子物理中由弱電統(tǒng)一理論的成功,掀起了研究相互作用大統(tǒng)一的潮流。按這樣的理論,高能下發(fā)生破壞重子數(shù)守恒的過(guò)程是自然的事,粒子物理中的這一潮流與宇宙學(xué)解決正反物質(zhì)不對(duì)稱疑難的需要不謀而合了。于是這疑難問(wèn)題作為粒子物理和宇宙學(xué)的交叉領(lǐng)域而得到了很多進(jìn)展。人們已清楚,要從正反物質(zhì)等量的早期宇宙演化出今天正物質(zhì)為主的狀態(tài),除了重子數(shù)守恒須可能被破壞外,正反粒子的相互作用性質(zhì)還必須有適量的差別。由于超高能下的粒子物理規(guī)律至今還沒(méi)有被掌握,因此實(shí)際上自然界是否確實(shí)具備這兩個(gè)要素,尚不能回答,人們正在試探和摸索之中,如果今天的宇宙中只有正物質(zhì)天體是事實(shí),問(wèn)題是否能按這思路得到解決也還并不完全肯定。
總之,為徹底揭開宇宙反物質(zhì)之謎,前面還有漫長(zhǎng)路要走。人們已能預(yù)料,這問(wèn)題的解決不僅對(duì)認(rèn)識(shí)宇宙是重要的,它對(duì)物理學(xué)的影響也將是很深刻的。
下面是小說(shuō)《天使與魔鬼》(丹·布朗著)中提到的一些:
反物質(zhì)是人類目前所知的威力最大的能量源。它能百分之百的效率釋放能量(核裂變的幾率是百分之一點(diǎn)五)。反物質(zhì)不造成污染,也不產(chǎn)生輻射,一小滴反物質(zhì)就可以維持整個(gè)紐約城全天的動(dòng)能。
先別過(guò)于樂(lè)觀,其中可隱藏著危機(jī)……
反物質(zhì)極不穩(wěn)定,它可以把接觸到的任何東西化為灰燼……連空氣也概莫能外。僅僅一克反物質(zhì)就相當(dāng)于20萬(wàn)噸當(dāng)量的核炸彈的能量.
當(dāng)物質(zhì)與反物質(zhì)接觸,原子最外層的電子因?yàn)樗鶐щ姾上喾炊窒雍酥械馁|(zhì)子也因同樣的原因相互抵消,而反中子因磁性與中子相反而與中子進(jìn)行強(qiáng)烈的碰撞發(fā)出驚人的能量。愛因斯坦曾計(jì)算過(guò)這種完整的能量釋放比率,跟這種完全的能量釋放相比,核裂變就像劃燃一根安全火柴一樣微不足道。
質(zhì)疑是否存在反物質(zhì)
從哲學(xué)角度來(lái)講,這個(gè)問(wèn)題很容易回答。我國(guó)古代的太極圖似乎也暗示了它的存在,部分天文學(xué)家也認(rèn)為有存在的可能,但現(xiàn)代天文學(xué)還拿不出令人信服的證據(jù)。否定反物質(zhì)的人很多,美國(guó)宇宙學(xué)家施拉姆(Schramm)說(shuō):“大多數(shù)理論家的直覺,不存在反物質(zhì)。這意味著如果你找到它,那是一個(gè)偉大的發(fā)現(xiàn),證明這些理論家都是錯(cuò)誤的。但是最大的可能是,這意味著你找不到它。”
目前,由丁肇中主持的這項(xiàng)研究已有16個(gè)國(guó)家的科學(xué)家參與其中,投入的資金更是高達(dá)1000多億美元。許多科學(xué)家表示:只要能發(fā)現(xiàn)宇宙反物質(zhì)的存在,那么這將是當(dāng)之無(wú)愧的諾貝爾獎(jiǎng)。該探測(cè)器已于2005年發(fā)射升空并永久停留在太空,東南大學(xué)還將建立一個(gè)數(shù)據(jù)接收分析中心和培訓(xùn)中心作為配套項(xiàng)目。丁肇中認(rèn)為,如果反物質(zhì)確實(shí)存在,當(dāng)正物質(zhì)與反物質(zhì)碰撞時(shí)可以產(chǎn)生巨大的能量。他現(xiàn)在所主持的“尋找宇宙中的暗物質(zhì)和反物質(zhì)”的研究已進(jìn)行多年,目前已取得一些重要成果。“但是,從這一領(lǐng)域發(fā)展的歷史來(lái)看,人們要有思想準(zhǔn)備,也許我們會(huì)發(fā)現(xiàn)意想不到的東西,與原先想研究的東西毫無(wú)關(guān)系。”丁肇中很慎重地表示。
從拉普拉斯大預(yù)言談起
德科學(xué)家認(rèn)為黑洞撕裂恒星產(chǎn)生反物質(zhì)
天體有巨大的引力,在巨大的引力作用下,會(huì)發(fā)生各類反應(yīng),并發(fā)光發(fā)熱。物極必反,拉普拉斯(Laplace)曾經(jīng)大膽預(yù)言:宇宙中最大的天體有可能是看不見的。當(dāng)引力隨質(zhì)量增大時(shí),天體會(huì)變成一個(gè)一無(wú)所有的區(qū)域,既不發(fā)熱,也不發(fā)光,現(xiàn)在我們稱之為“黑洞”(Black Hole)。因此宇宙更多的是由不可見的暗物質(zhì)或反物質(zhì)組成,我們?nèi)庋酆吞煳膬x器所能“看”到的只是以恒星或以星系形式存在的宇宙結(jié)構(gòu),這些物質(zhì)只占宇宙總體的10%,90%的物質(zhì)是以暗物質(zhì)或其他結(jié)構(gòu)形式存在。顯而易見,對(duì)可見物質(zhì)的巨大引力的存在表明了暗物質(zhì)或反物質(zhì)的存在。可是我們用光無(wú)法探測(cè)到,用紅外線、紫外線和X光都無(wú)法探覓到它們的足跡。
同樣的,對(duì)應(yīng)著現(xiàn)存的星系結(jié)構(gòu)體系,有由相反的反宇宙結(jié)構(gòu)體系存在嗎?其實(shí)早在1898年,一位英國(guó)物理學(xué)家就提出:與物質(zhì)存在一樣,有一個(gè)鏡像對(duì)應(yīng)的反物質(zhì)存在。受當(dāng)時(shí)科學(xué)水平和試驗(yàn)條件的限制,這個(gè)反物質(zhì)概念沒(méi)有一點(diǎn)事實(shí)依據(jù),因此在宇宙深處存在由反物質(zhì)組成的宇宙恒星云只能屬于純粹意義上的假說(shuō)。
1997年科學(xué)家宣布發(fā)現(xiàn)了“銀心反物質(zhì)噴泉”極大地震撼了整個(gè)物理學(xué)界,使科學(xué)家們尋找反物質(zhì)的熱情一下子高漲起來(lái)。
1998年6月3日,由丁肇中教授發(fā)起的帶有全球意義的尋找宇宙反物質(zhì)事件,使得這一領(lǐng)域一度成為全球科學(xué)家最為關(guān)注的焦點(diǎn)。
是否存在反物質(zhì)天體
粒子實(shí)驗(yàn)已證實(shí),正反粒子的強(qiáng)作用和電磁作用性質(zhì)完全一樣,因此反質(zhì)子和反中子也能結(jié)合成帶負(fù)電的反原子核,反原核和反電子結(jié)合在一起,就能組成反原子。我們的正物質(zhì)世界有多少種原子,相應(yīng)在反物質(zhì)世界中也能有多少種反原子,而且它們?cè)诮Y(jié)構(gòu)上將是完全沒(méi)有區(qū)別的,延伸起來(lái)講,大量反原子可以構(gòu)成反物質(zhì)的恒星和星系。如果宇宙中正反物質(zhì)為等量,那么這樣的反恒星和反星系就應(yīng)當(dāng)存在。因此這給天文學(xué)家提出了一個(gè)深刻的問(wèn)題:天上有反恒星和反星系嗎?
要由觀測(cè)來(lái)分辨遠(yuǎn)處星系由物質(zhì)構(gòu)成或反物質(zhì)構(gòu)成并不容易,至今的天文觀測(cè)只是接收遠(yuǎn)處天體所放出的光子。原則上,正物質(zhì)天體若輻射光子,那么同樣的反物質(zhì)天體應(yīng)當(dāng)輻射反光子。但是光子是純中性的粒子,因此光子與反光子是同一種粒子。這樣,天文學(xué)家通過(guò)可見光、射電、X射線或 γ 射線觀測(cè),原則上無(wú)法區(qū)分他的目的物是由物質(zhì)構(gòu)成還是由反物質(zhì)構(gòu)成。恒星和星系除了輻射光子外,它們還輻射中微子。中微子與反中微子很不一樣,如果天文學(xué)家能接收中微子,那么他就能區(qū)分物質(zhì)天體與反物質(zhì)天體。可惜中微子與任何物質(zhì)的相互作用都很微弱,造一個(gè)能接收它們的儀器很困難。今天用這辦法來(lái)區(qū)分物質(zhì)天體或反物質(zhì)天體還辦不到。那么讓我們問(wèn):與我們最鄰近的太陽(yáng)或月亮?xí)怯煞次镔|(zhì)組成嗎?
月亮是離我們最近的天體,由地面出發(fā)的宇航員已在月球上登陸過(guò)。如果月球是由反物質(zhì)組成的,那么在那位宇航員與月球接觸時(shí),湮滅過(guò)程早已把他轉(zhuǎn)化為介子了。這是直接證據(jù),表明月亮是正物質(zhì)天體。至于太陽(yáng),那是人類沒(méi)有可能登陸的地方。那么怎么才能知道它不是由反物質(zhì)組成的呢?太陽(yáng)表面的氣體很熱,其中熱運(yùn)動(dòng)速度較快的原子的速度已超過(guò)了太陽(yáng)表面的逃逸速度,這就是太陽(yáng)風(fēng)的起因,若太陽(yáng)是反物質(zhì)恒星,太陽(yáng)風(fēng)就由反原子組成,它吹到行星上,就會(huì)和行星的正原子相湮滅。于是正物質(zhì)組成的行星會(huì)逐漸消失掉,這種消失過(guò)程沒(méi)有發(fā)生,就證明了整個(gè)太陽(yáng)系中沒(méi)有反物質(zhì)天體。這樣,如果要存在反物質(zhì)天體,它至少應(yīng)在太陽(yáng)系之外。
1979年,美國(guó)科學(xué)家把一個(gè)有60層樓高的巨大氣球放到離地面35公里的高空,氣球上載有一批十分靈敏的探測(cè)儀器,結(jié)果,它在高空獵取了28個(gè)反質(zhì)子。這是在地球以外第一次發(fā)現(xiàn)的反物質(zhì)。除此之外,還在星際空間發(fā)現(xiàn)了反物質(zhì)流 把眼光放遠(yuǎn)到整個(gè)銀河系,要問(wèn)的是:在這個(gè)由千億個(gè)恒星構(gòu)成的系統(tǒng)中,會(huì)有一部分是反恒星嗎?今天人們也已能肯定地回答:不會(huì)有。我們從地面上能接收到太空中飛行的宇宙射線。觀測(cè)統(tǒng)計(jì)表明,宇宙射線粒子中反質(zhì)子僅是質(zhì)子的萬(wàn)分之幾,并且這少量的反質(zhì)子是高能粒子碰撞的次級(jí)產(chǎn)物,而不是原始的,此外宇宙射線中有很少的 α 粒子(即氦核),但是反 α 粒子卻一個(gè)也沒(méi)有發(fā)現(xiàn)過(guò),這些事實(shí)說(shuō)明原初的宇宙射線是由正物質(zhì)組成的。如果銀河系中有反物質(zhì)恒星,那么宇宙射線粒子將與它碰撞而發(fā)生湮滅。湮滅產(chǎn)生的 π 0 介子將很快衰變而成γ 光子。因此這種湮滅過(guò)程是能夠通過(guò)γ 射線的觀測(cè)來(lái)發(fā)現(xiàn)的。正是沒(méi)能找到湮滅過(guò)程所放出的很有特征性的 γ 光子,使人們知道,銀河系中并沒(méi)有反恒星的存在,整個(gè)銀河系都是由正物質(zhì)組成的。
我們的宇宙是由大量星系構(gòu)成的。若在遠(yuǎn)處有反物質(zhì)組成的星系,原則上也能用同樣的道理來(lái)發(fā)現(xiàn)。星系之間并不是真空,而是彌漫著很稀薄的氣體。因此,若既有正物質(zhì)星系又有反物質(zhì)星系,那么正反物質(zhì)必會(huì)相遇,相遇處必會(huì)有湮滅過(guò)程發(fā)生。人們著意地尋找了相應(yīng)的 γ 射線,而沒(méi)有找到過(guò)。于是得出結(jié)論:在三千萬(wàn)光年的范圍內(nèi)不會(huì)有巨大的反物質(zhì)星系存在。若在更遠(yuǎn)的地方有這種湮滅發(fā)生,由于它的信號(hào)太弱而沒(méi)有被發(fā)現(xiàn)是不能排除的。所以上述結(jié)論是今天的觀測(cè)能力所能給出的回答。
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