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既然正反物质相遇会产生湮灭,那宇宙中正反物质之中是有空间在隔绝吗? 第1页

  

user avatar   xi-yang-86-73 网友的相关建议: 
      

并没有什么已知的机制能制造你说的这种隔绝,也没有观察到这种程度的高能反应。显然,(我们观测范围内的)自然界里(几乎可以认为)没有反物质。

这里面的不对称性:正物质和反物质在时间演化的时候变得不一样多,它的原因是什么,具体过程是怎样的,是现代物理学的一个基本问题。

另外,这个问题的回答真是群魔乱舞啊。


user avatar   Dr.ziqian 网友的相关建议: 
      

恭喜题主发现了一个关于宇宙的重大问题题主离诺贝尔奖只差一个合理的解释了(狗头

之前写过几个关于正反物质的回答本篇就把这些回答做了一个总结

不过考虑到很多非物理专业人士经常会把反物质和暗物质搞混所以在说明反物质之前首先区分反物质和暗物质这两个概念

反物质任何物质都有反物质反物质的电荷等性质与正物质相反质量相同比如电子与正电子除了电荷符号相反外其它性质均相同光子的反物质就是其自身

暗物质为了解释宇宙学观测中现象与理论不符提出的一种分布在宇宙中的不可见物质目前为止暗物质只是一种假设也没有任何的实验观测表明暗物质存在

宇宙的构成理论上说反物质属于可见物质

1背景介绍

1926 年薛定谔提出了著名的薛定谔方程这是量子力学的开端薛定谔方程的形式为

其中 为哈密顿算符其实就是牛顿力学下动能的形式

虽然薛定谔方程很成功能解释定态原子轨道以及氢原子光谱等但是薛定谔方程是一个非相对论的方程只能描述低能低速粒子的运动

英国物理学家保罗·狄拉克Paul Dirac通过对比牛顿力学与相对论力学的关系自然地想把量子力学推广到相对论性量子力学

我们知道在狭义相对论中能量的表达式为

注意这里采用了自然单位制光速设为 1狄拉克推广的想法简单地说就是把这个能量变为相对论中的能量

很明显这个方程的解就可能对应着两个能量即 +E 和 -E 正能量很好理解就是普通的能量解释那么负能量的解又是什么呢

狄拉克把负能量解释成反物质对此提出了狄拉克海

以电子为例他认为宇宙中充满了电子和海洋一样但是某些电子可能由于某些原因被激发出海平面这样这个电子原来的位置就留下一个空穴这个空穴相对于充满电子的空间来说就是一个质量与电子相同但是带正电的粒子

当然我们现在知道狄拉克海的解释并不正确只有当考虑的粒子是电子这样的费米子时上面的图像才成立而对于其它玻色子则不成立

通过解 Dirac 方程发现每一种粒子自旋 1/2 的粒子都必定存在其对应的反粒子反粒子和粒子的质量完全相同但是电荷等属性完全相反随着理论和实验的发展发现不管自旋为多少每一种粒子都有其对应的反粒子特殊情况下反粒子可以为其本身如光子

1932 年美国物理学家安德森发现了正电子

安德森从 1930 年开始跟密立根做宇宙射线的研究工作负责用云室观测宇宙射线安德森采用一个带有非常强磁铁的威尔逊云室来研究宇宙射线

他让宇宙射线中的粒子通过室内的强磁场并快速拍下粒子径迹的照片然后根据径迹长度方向和曲率半径等数据来推断粒子的性质

1932 年 8 月 2 日安德森在照片中发现一条奇特的径迹这条径迹和负电子有同样的偏转度却又具相反的方向显示这是某种带正电的粒子从曲率判断又不可能是质子于是他果断地得出结论这是带正电的电子狄拉克预言的正电子就这样被安德森发现了

虽然安德森是第一个发现正电子的人但是实际上在此之前就有一名中国物理学家发现了正电子的迹象他就是赵忠尧先生

赵忠尧1902-1998著名物理学家我国核物理研究的开拓者1902 年 6 月 27 日出生于浙江省诸暨县1925 年从东南大学毕业后任清华大学助教1927 年去美国加州理工学院从师于诺贝尔奖金获得者密立根教授1930 年获得博士学位1929 年他和英德的几位物理学家同时独立地发现了硬γ射线的反常吸收实际上是γ射线在物质中产生电子对的效应在进一步的实验中他首先观察到硬γ射线在铅中引起的一种特殊辐射正负电子对的湮灭辐射这些结果是正电子发现的前导得到国际物理学界的高度评价

2正反物质湮灭

正反物质相遇会发生湮灭反应当然也有一定的概率发生散射而不是湮灭在这个过程中会发释放出高能光子以正负电子为例正负电子湮灭成一对光子的最主要的过程可以用如下费曼图表示

正负电子湮灭生成一对光子的过程

电子的质量大约为 正负电子湮灭放出的光子的波长很容易算出来反应前后能量守恒

其中 是电子的静质量 是入射光子的频率可以算出

再通过 算出光子波长:

而光的分类为

光谱

可以看到这样的光子至少也是伽马射线上面的计算还没有考虑电子有动能

另外宇宙中的物质主要是重子重子是强子的一类而最轻的强子是 介子的质量大约为 是电子质量的 260 倍左右所以强子正反物质湮灭只会释放出更高的能量

3宇宙中的反物质

单纯的从狄拉克方程来看物质和反物质的地位是完全等价的不存在谁比谁更优先两者是互为反物质也就是说物质和反物质的产生和湮灭过程在统计上应该是平衡的如果我们假设宇宙大爆炸时正反物质数量是相等的那么现在的正反物质数量也应该是相等

宇宙中的物质和反物质的不对称主要体现为正反重子的不对称这是因为当今宇宙中的普通物质的能量质量主要集中在重子部分

但是天文观测数据却显示在可观测的宇宙范围内二者严重失衡只发现了正物质没有反物质假设宇宙中有反物质存在的区域那么在正反物质的交界处会发生剧烈的湮灭产生很强的伽马射线但是宇宙观测中并没有发现这种伽马射线

在高能宇宙线中观测到的反物质比如反质子是宇宙线传播过程中发生碰撞而产生的次级粒子, 并不是来自于宇宙深处的原初反物质其它的观测也给出了相同的结果

在宇宙学中人们定义了重子光子比 其中 和 分别表示重子和反重子的数密度, 为光子的数密度, 大约为每立方厘米 413 个光子

经典大爆炸宇宙学告诉我们宇宙早期的物质处于高温的等离子体状态, 当宇宙温度足够高时, 正反重子不停地成对产生并很快湮灭

但是当温度降到 以下时这些正反重子很快湮灭成光子而不再有正反重子对的产生如果宇宙是正反重子对称的最后的结果将是

但这与观测结果是直接矛盾的

宇宙早期大爆炸核合成以及微波背景辐射都对重子光子比有精确的测量两者的测量结果都给出

注意这两个物理过程分别发生在温度相差一百万倍的不同时期却给出了几乎相同的结果这说明了标准大爆炸宇宙学模型的自洽性和成功之处并一致性地告诉我们至少从大爆炸核合成时期开始, 宇宙呈现出了明显的正反物质的不对称

理论上讲这种正反物质不对称可能是宇宙创生的时候就有的

然而近代宇宙学研究表明宇宙在早期经历了一个暴胀阶段暴胀解决了经典宇宙学中的平坦性均匀性等问题但同时剧烈的膨胀也使得原始的重子数和反重子数密度趋近于零

也就是说经历了暴胀之后宇宙应该处于 的对称状态

所有的物质和反物质都是在暴胀后的再加热reheating过程中产生, 所以正反物质的不对称也必须是暴胀后宇宙中的动力学演化的结果.

4理论解释

那么从现有的理论上该怎么解释这个现象呢


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我们先抛开事实不谈。

呸!

先抛开题主条件不谈。

单看题主要求。

我要求也不高,
希望对方能在深圳有套房,收入比我多一点,
有责任心,人品好,五官端正,身高172以上就好了
还有,我是个很被动的人所以喜欢对方能多主动。

来,我们挑出核心点。

“深圳有房+五官端正+月薪2万以上”(题主月入20K+,要求不能比她低)

知道这个条件的男人在深圳的婚恋市场意味着什么吗?

————通杀。

反正我要是有这个条件,肯定不会选34岁的。

哪怕你貌比亦菲。

婚恋市场上,样貌很重要,但没有想的那么重要,综合考量其实更多。

更何况,能剩到34岁的普通老百姓,我就没见过啥真正的美女。

“如果颜值按10分来算的话我怎么着也有7分吧!”

看题主这般自信,我也就不毒舌了。

知乎评分,懂的都懂。

至于题主的其他条件,在深圳真是太多太多了。

一线城市最不缺的就是小姑娘。


女人生活中的痛苦,基本就来源于两个方面。

一是长的不漂亮。

二是钱不够多。

这俩问题不解决,结婚只不过是面临新的痛苦罢了。

所以,不要把“孤独终老”想的那么凄惨,也不要把结婚想的那么美好。

网上那么多女性都在“单身独立”“去父留子”,都在努力摆脱婚姻对女性的压迫。

老光棍们能自己过一辈子,女人一定也行。

一一一一一一一一

我是老八

祝你牛逼




  

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