反物质之谜断想
反物質(zhì)之謎斷想
| 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)造世上萬物的基本磚塊,事實(shí)上基本粒子世界并沒有這么簡單。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。反物質(zhì)是正常物質(zhì)的反狀態(tài)。當(dāng)正反物質(zhì)相遇時(shí),雙方就會(huì)相互湮滅抵消,發(fā)生爆炸并產(chǎn)生巨大能量。能量釋放率要遠(yuǎn)高于氫彈爆炸。反物質(zhì)概念是英國物理學(xué)家保羅·狄拉克最早提出的。他在20世紀(jì)30年代預(yù)言,每一種粒子都應(yīng)該有一個(gè)與之相對的反粒子,例如反電子,其質(zhì)量與電子完全相同,而攜帶的電荷正好相反(A)。 且電子的自旋量子數(shù)是-1/2而不是正1/2。歐洲航天局的伽馬射線天文觀測臺(tái),證實(shí)了宇宙間反物質(zhì)的存在。他們對宇宙中央的一個(gè)區(qū)域進(jìn)行了認(rèn)真的觀測分析。發(fā)現(xiàn)這個(gè)區(qū)域聚集著大量的反物質(zhì)。此外,伽馬射線天文觀測臺(tái)還證明,這些反物質(zhì)來源很多,它不是聚集在某個(gè)確定的點(diǎn)周圍,而是廣布于宇宙空間。 ? ? 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)成對地產(chǎn)生任何基本粒子。當(dāng)粒子的成對湮滅與成對產(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,而是由初始條件決定的。在多數(shù)理論家看來,宇宙中正反物質(zhì)的大尺度分離是不可能發(fā)生的,而三千萬光年的范圍內(nèi)沒有反物質(zhì)天體,已說明宇宙中大塊的反物質(zhì)是不存在的。理論家們也相信,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,來說明宇宙如何才能從正反物質(zhì)等量的狀態(tài)過渡到正物質(zhì)為主的狀態(tài)。這樣,理論家們就遇到了非常尖銳的困難。無論如何,當(dāng)代天文學(xué)的大爆炸宇宙學(xué)說確實(shí)需要巨大的能量來推動(dòng)一下的,如果有艾薩克·牛頓晚年醉心于神學(xué)也許還能找到上帝這樣一個(gè)“第一推動(dòng)力”,很可惜牛頓“壯志未酬身先死”。不過,解決問題的機(jī)會(huì)總還是有的,這就是物質(zhì)-反物質(zhì)湮滅了,現(xiàn)實(shí)就是反物質(zhì)非常少,當(dāng)然這就需要組成最初宇宙的物質(zhì)與反物質(zhì)的比例接近二比一。我們理解現(xiàn)代的宇宙都離不開物質(zhì)、時(shí)間與空間,反物質(zhì)的湮滅所產(chǎn)生的巨大能量消失在何處是這一假設(shè)必然面臨的問題,個(gè)人的理解是消失在空間,倒還符合空間的產(chǎn)生同樣需要一個(gè)物理學(xué)過程的基本認(rèn)識(shí)。這就是個(gè)人解決反物質(zhì)之謎的一個(gè)斷想。 |
總結(jié)
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