反粒子與我們所熟知的粒子有著怎樣的不同呢? 我們身邊的物質(zhì)由原子組成, 原子又由電子和原子核組成,原子核又由質(zhì)子和中子組成。質(zhì)子和中子則各由三個(gè)被稱為“夸克”的粒子組成??淇撕碗娮油瑢贅?gòu)成物質(zhì)的最基本單位———基本粒子。不過現(xiàn)在有越來(lái)越多的科學(xué)家認(rèn)為,物質(zhì)結(jié)構(gòu)在不同的能量制度上有不同的層次,最終的層次很可能不存在,所以“基本粒子”的提法未必正確。加速器是將粒子加速至高能狀態(tài)使其碰撞,以深入研究微觀世界的裝置。高能粒子碰撞會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)生新的粒子,同時(shí)產(chǎn)生對(duì)應(yīng)的反粒子。比如質(zhì)子帶正電荷,電子具負(fù)電荷;反電子(正電子)帶正電荷。由反粒子組成的物質(zhì)為“反物質(zhì)”。氫原子是由一個(gè)質(zhì)子和一個(gè)電子組成的, 而反氫原子則是由一個(gè)反質(zhì)子和一個(gè)正電子組成。自然界的物質(zhì)都是由粒子構(gòu)成,這個(gè)事實(shí)表明,至少在我們的銀河系以及鄰近的宇宙天體也都是由粒子構(gòu)成。粒子與反粒子理應(yīng)成對(duì)存在, 然而在我們的宇宙中為什么不存在反粒子呢? 要解開這個(gè)謎,不可避免地回溯至宇宙誕生的時(shí)刻。宇宙誕生與反粒子之謎在現(xiàn)代宇宙理論中, 宇宙是從“虛無(wú)”狀態(tài)誕生的,隨即經(jīng)歷了急速膨脹, 形成一個(gè)超高溫的火球———“大爆炸宇宙”。 大爆炸宇宙充滿極高能量。在這種高能狀態(tài)下,可能產(chǎn)生了大量大質(zhì)量粒子, 此后隨著宇宙的膨脹, 在溫度下降的過程中, 這類大質(zhì)量粒子崩解成為質(zhì)量較小的粒子, 在這時(shí)候生成了粒子和反粒子。如果這時(shí)粒子與反粒子生產(chǎn)的數(shù)量相同,那么隨著宇宙空間溫度下降,粒子和反粒子就會(huì)相遇并湮沒,同時(shí)釋放出X射線,介子和光,以及極大的能量。情況果真如此,最終宇宙中就不會(huì)存在粒子和反粒子, 銀河系和地球當(dāng)然也就不會(huì)存在了。然而,當(dāng)這類質(zhì)量相當(dāng)大的粒子崩解時(shí), 極微弱的粒子與反粒子的平衡會(huì)被打破,比如從比例上來(lái)說,對(duì)應(yīng)1 億個(gè)反粒子,生成的粒子數(shù)是1 億個(gè)加1個(gè),很快,1億個(gè)粒子與1億個(gè)反粒子相遇湮沒,留下1個(gè)粒子,于是剩余的粒子聚集成為物質(zhì),進(jìn)而形成了充滿宇宙的星系和各種天體。反粒子與我們所熟知的粒子有著怎樣的不同呢? 我們身邊的物質(zhì)由原子組成, 原子又由電子和原子核組成,原子核又由質(zhì)子和中子組成。質(zhì)子和中子則各由三個(gè)被稱為“夸克”的粒子組成??淇撕碗娮油瑢贅?gòu)成物質(zhì)的最基本單位———基本粒子。不過現(xiàn)在有越來(lái)越多的科學(xué)家認(rèn)為,物質(zhì)結(jié)構(gòu)在不同的能量制度上有不同的層次,最終的層次很可能不存在,所以“基本粒子”的提法未必正確。加速器是將粒子加速至高能狀態(tài)使其碰撞,以深入研究微觀世界的裝置。高能粒子碰撞會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)生新的粒子,同時(shí)產(chǎn)生對(duì)應(yīng)的反粒子。比如質(zhì)子帶正電荷,電子具負(fù)電荷;反電子(正電子)帶正電荷。由反粒子組成的物質(zhì)為“反物質(zhì)”。氫原子是由一個(gè)質(zhì)子和一個(gè)電子組成的, 而反氫原子則是由一個(gè)反質(zhì)子和一個(gè)正電子組成。自然界的物質(zhì)都是由粒子構(gòu)成,這個(gè)事實(shí)表明,至少在我們的銀河系以及鄰近的宇宙天體也都是由粒子構(gòu)成。粒子與反粒子理應(yīng)成對(duì)存在, 然而在我們的宇宙中為什么不存在反粒子呢? 要解開這個(gè)謎,不可避免地回溯至宇宙誕生的時(shí)刻。宇宙誕生與反粒子之謎在現(xiàn)代宇宙理論中, 宇宙是從“虛無(wú)”狀態(tài)誕生的,隨即經(jīng)歷了急速膨脹, 形成一個(gè)超高溫的火球———“大爆炸宇宙”。 大爆炸宇宙充滿極高能量。在這種高能狀態(tài)下,可能產(chǎn)生了大量大質(zhì)量粒子, 此后隨著宇宙的膨脹, 在溫度下降的過程中, 這類大質(zhì)量粒子崩解成為質(zhì)量較小的粒子, 在這時(shí)候生成了粒子和反粒子。如果這時(shí)粒子與反粒子生產(chǎn)的數(shù)量相同,那么隨著宇宙空間溫度下降,粒子和反粒子就會(huì)相遇并湮沒,同時(shí)釋放出X射線,介子和光,以及極大的能量。情況果真如此,最終宇宙中就不會(huì)存在粒子和反粒子, 銀河系和地球當(dāng)然也就不會(huì)存在了。然而,當(dāng)這類質(zhì)量相當(dāng)大的粒子崩解時(shí), 極微弱的粒子與反粒子的平衡會(huì)被打破,比如從比例上來(lái)說,對(duì)應(yīng)1 億個(gè)反粒子,生成的粒子數(shù)是1 億個(gè)加1個(gè),很快,1億個(gè)粒子與1億個(gè)反粒子相遇湮沒,留下1個(gè)粒子,于是剩余的粒子聚集成為物質(zhì),進(jìn)而形成了充滿宇宙的星系和各種天體。
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