湮滅(加速器術語)

湮滅（英語：annihilation）是指當物質和它的反物質相遇時，會發生完全的物質-能量轉換，轉為能量（如以光子的形式）的過程，又稱互毀、相消、對消滅。

基本介紹

• 中文名：湮滅
• 外文名：annihilation
• 領域：核物理

簡介

湮滅（英語：annihilation）是指當物質和它的反物質相遇時，會發生完全的物質-能量轉換，轉為能量（如以光子的形式）的過程，又稱互毀、相消、對消滅。

其遵守愛因斯坦的質能關係式E=mc²。其中E為湮滅產生能量，m為參與的正物質和反物質湮滅前總靜止質量，c為光速≈3x10⁸米/秒。舉例來說，二分之一克反物質湮滅所產生的能量大約與廣島市核子彈爆炸所產生的能量相當（即是一克反物質湮滅所產生的能量約為20-30千噸TNT當量，或者是大約200億千卡）。

一個正電子和一個電子碰撞後湮滅，通過光子的形式釋放能量，這一過程仍然滿足電荷守恆定律，因為湮滅前後電荷總和保持為零。

物質

物質是一個科學上沒有明確定義的詞，一般是指靜止質量不為零的東西。物質也常用來泛稱所有組成可觀測物體的成分。

所有可以用肉眼看到的物體都是由原子組成，而原子是由互相作用的次原子粒子所組成，其中包括由質子和中子組成的原子核，以及許多電子組成的電子云。 一般而言科學上會將上述的複合粒子視為物質，因為他們具有靜止質量及體積。相對的，像光子等無質量粒子一般不視為物質。不過不是所有具有靜止質量的粒子都有古典定義下的體積，像夸克及輕子等粒子一般會視為質點，不具有大小及體積。而夸克和輕子之間的互動作用才使得質子和中子有所謂的體積，也使得一般物體有體積。

物質常見的物質狀態有四種：固體、液體、氣體及電漿。不過實驗技術的進步產生了許多新的物質狀態，像是玻色–愛因斯坦凝聚及費米子凝聚態。對於基本粒子的研究也產生了新的物質狀態，像是夸克-膠子漿。在自然科學的歷史中，許多人都在研究物質的確切性質，物質是由許多離散組件組合而成的概念，即所謂的“物質粒子論”，最早是由古希臘哲學家留基伯及德謨克利特提出。

反物質

在粒子物理學里，反物質（英語：antimatter）是反粒子概念的延伸，反物質是由反粒子構成的，如同普通物質是由普通粒子所構成的。例如一顆反質子和一顆反電子〈正電子〉能形成一個反氫原子，如同電子和質子形成一般物質的氫原子。此外，物質與反物質的結合，會如同粒子與反粒子結合一般，導致兩者湮滅，且因而釋放出高能光子（伽馬射線）或是其他能量較低的正反粒子對。正反物質湮滅所造成的粒子，賦予的動能等同於原始正反物質對的動能，加上原物質靜止質量與生成粒子靜質量的差，後者通常占大部分。（愛因斯坦相對論指出，質量與能量是等價的。）

反物質無法在自然界找到，除非是在稍縱即逝的少量存在（例如因放射衰變或宇宙射線等現象）。這是由於反物質若非存在於像物理實驗室的人工環境下，則無可避免地隨即與自然界的物質發生碰觸並湮滅。反粒子和一些穩定的反物質（例如反氫）可以人工製造出極少量，但卻不足以達到可對這些物質驗證其理論性的程度。

在科學與科幻領域，都有很大的疑問關於為何所見的宇宙很明顯地幾乎充滿了物質、是否有其他地方幾乎充滿了反物質，以及是否能夠駕馭反物質，但在現今可見的宇宙範圍中，明顯的正反物質不對稱性成了物理的最大難題之一。許多可能的物理過程都是在探究重子時所發現。

電荷守恆定律

在物理學里，電荷守恆定律（law of charge conservation）是一種關於電荷的守恆定律。電荷守恆定律有兩種版本，“弱版電荷守恆定律”（又稱為“全域電荷守恆定律”）與“強版電荷守恆定律”（又稱為“局域電荷守恆定律”）。弱版電荷守恆定律表明，整個宇宙的總電荷量保持不變，不會隨著時間的演進而改變。注意到這定律並沒有禁止，在宇宙這端的某電荷突然不見，而在宇宙那端突然出現。強版電荷守恆定律明確地禁止這種可能。強版電荷守恆定律表明，在任意空間區域內電荷量的變化，等於流入這區域的電荷量減去流出這區域的電荷量。對於在區域內部的電荷與流入流出這區域的電荷，這些電荷的會計關係就是電荷守恆。