反粒子束

反粒子束，指反粒子經過加速器後產生的高速粒子束流。

反粒子，反電子、反質子、反中子、反中微子、反介子、反超子等基本粒子的總稱。反粒子和它對應粒子（如正電子、電子）的質量、自旋、磁矩和平均壽命相同。如果帶電，則所帶的電量與對應粒子相等而符號相反；磁矩和自旋的取向關係也相反。反粒子和對應粒子相遇時就轉化為他種基本粒子，如介子、光子。

基本介紹

• 中文名：反粒子束
• 外文名：antiparticle beam
• 條件：反粒子、加速器
• 特點：經碰撞可釋放出大量能量
• 領域：核工程

相關概念

反粒子

基本粒子物理學或高能物理學中的基本概念。任何微觀粒子都有與其相反的反粒子的存在。與電子、質子、中子、中微子、介子、超子等對應粒子相比，反粒子具有相同的質量、相同的平均壽命和自旋， 但具有相反符號的電荷和磁矩。1928年，英國物理學家狄拉克為找到一個理論使量子力學與相對論結合起來，推出了一個相對論性電子運動方程。方程的合理性通過論證已被承認。但方程中都包含了負能解。

狄拉克在解釋負能解存在的意義過程中指出，自然界應存在一種與電子質量相同而電荷相反的粒子，狄拉克稱這種粒子為“正電子”，即與帶負電荷的電子符號相反的“電子”。1932年8月，美國物理學家安德遜在研究宇宙線 的照片時，發現了與狄拉克預言相符的“正電子”的存在。從而用事實證明了狄拉克的理論及其預言的正確的。正電子是人類第一次發現的反粒子。目前，通過高能加速器實驗人們已發現近十餘種反粒子。

粒子束

一種由加速器產生的高速運動粒子流。

特點

產生強的反粒子束——例如在日內瓦CERN實驗室，已經成為可能。當這種束流與通常的物質碰撞時，反質子與靶原子核中的質子湮滅，放出大量的電磁輻射，電子、正電子以及電中性的稱作中微子的粒子。

各個實驗室也已經成功地產生出另外形式的反物質，例如由反質子和反中子組成的系統（稱為反氘）。原則上，產生由反質子和反中子組成的更複雜的原子核也是可能的，關鍵是產生足夠的反質子和反中子。然而，實際上這是非常困難的，因為實驗裝置本身是用普通物質做成的，而反粒子有一種不幸的傾向；要湮滅產生它的裝置中的物質。這使反物質的產生變得很麻煩。

然而，所有這些都不能排除在宇宙的某個部分存在著反物質的巨大系統（恆星、行星，也可能整個星系）的可能性。天文學家們在不斷尋找暗示宇宙中存在反物質的徵兆。迄今為止，這類搜尋一直沒有成功，並且宇宙似乎並不包含有大量的反物質。然而，原則上講，鐵的反物質和金的反物質的存在至少還是可以想像得到的。鐵的反物質隕石撞上地球時將湮滅，產生出大量的能量，多數情況下是電磁輻射的形式。計算在這類碰撞中將產生多少能量是很簡單的。例如，10千克反物質和10千克物質湮滅產生的能量足以償付一個州，例如加利福尼亞州的一年的耗電量。

套用

人工控制正、反粒子湮滅反應的基本原理：用電磁場將正、反粒子約束在一起，形成具有一定密度的“ 等粒子體”或“準等粒子體”。這種“等粒子體”和“準等粒子體”是一種新的物質形態。它能夠在常溫和低溫下發生自行湮滅和釋放能量。溫度越低反應截面越大，並且可以通過調節正、反粒子的密度來控制其湮滅壽命和釋放能量的速率。

上述原理可以用來設計正、反粒子受控湮滅裝置，這類裝置可作為研究粒子物理和反物質物理的實驗裝置 ，也可能發展成為未來的動力裝置和武器。

原理也適用於異種正、反粒子。