反物质为什么那么少

反物质为什么那么坐? dj国古代的《易经》把世界的形成归结为“阴 l 阳”，认为阴阳二气演化并操纵着世间万物。 这个远古的理论当然只是我们祖先的想像，不过 却和当今的粒子物理研究有一点契合，如果我们 把组成我们的物质看作“阳”的话，那么反物 质就可以称作“阴”了。 1928年，英国物理学家狄拉克提出了一个电 子运动的相对论性量子力学方程，即狄拉 克方程。根据这个方程，狄拉克从 理论上预言，宇宙里应该存在带 正电的电子，也就是所谓的正 电子。四年之后，美国科学家 安德森竟然真的在实验室中发 现了这种特殊的粒子。与司 空见惯的电子相比，这种粒子 的质量和带电量没有什么不同， 只是它带的是正电，而电子带的 是负电。 正电子的发现，激发了科学家探索 反物质世界的热情。1955年，反质子在美国的一 家实验室中被发现。到20世纪60年代，基本粒 子中的反粒子差不多全被人们找到了。 在反物质世界的成员一一被“抓捕归案” 后，人们面对宇宙，却产生了困惑：为什么宇宙 中正物质占统治地位，而反物质却少得可怜呢? 根据大爆炸理论，宇宙诞生之初，应该产生出同 等量的粒子和反粒子，正物质和反物质，可是为 什么我们却找不到大量的反物质呢? 为了解释反物质稀缺之谜，科学家提出了几 个假说： @j一，==： 反物质躲在宇宙深处，黍 当一个粒子与它的反粒子相遇时，就会发生 贺飞鸿／文 湮灭，在相互湮灭的过程中，正负电荷抵消了， 不过并不是说两个粒子就会同归于尽，什么也不 留下。粒子和反粒子具有相同的质量，这两份质 量是不会因为发生湮灭而消失的。质量其实是能 量的一种形式，在湮灭的过程中，它是可以改变 自己的现形式的。 显然，地球和我们一样，都是正物质。月亮 呢?既然美国阿波罗号上的宇航员能够登 上月球而安然无恙，那么月球也是由 正物质组成的。太阳虽然让人畏惧， 无法登陆，但是太阳会利用太阳 风影响周围的空间，它向外散 射一些带电粒子流。太阳风显 然是正物质组成的，否则我们 的地球就会被它侵蚀掉。因此， 太阳也是正物质组成的。可以 这样说，我们的太阳系是正物质 统治的国度。 正物质与反物质不共戴天，因此假 如有反物质穿越宇宙空间要拜访我们的地球，会 发生什么事情呢?它将穿越这个国度，几乎不可 避免地要遭遇到某个“反反物质”，即正物质的 热烈拥抱。于是，这个反物质将改变自己的性质， 很可能变成不带电荷的粒子，或者成为一缕射线， 这都是我们人类可以观察到的形式，可是，我们 怎么知道这些粒子或射线的前身是天外来客反物 质呢? 根据上面的考虑，一些人认为，反物质是存 在的，反物质形成的星系也该存在，只是对我们 来说，实在是难以观察。它们也许躲藏在遥远的 宇宙深处，偶尔派遣过来的“观光团”在路途 中就遭遇了湮灭。这些物质都是我们目前无法直 接观察到的，它们躲在宇宙深处，自己组成了反 星际交流贵功残为了我最喜欢的杂志。而A我的髓友稻同事也都喜欢上7它o 、Q 吉林省长春市吉大三院谷娟 万方数据 物质的乐园。 蕊 ，。二=_： 反物质宇宙Vs正物质字宙感 一些思想更开放的科学家认为，我们不用担 心有一天反物质会袭击我们的星系，因为它们根 本就不和我们处于同一个宇宙中1 1933年，那个预言了反粒子的狄拉克在诺 贝尔奖颁奖仪式上发表的演说中称，他相信存 在一个“反物质”构成的宇宙。之后，一些 物理学家提出了“反物质宇宙模型”学说， 他们认为原始宇宙由一半正物质和一半反物质 构成，随着宇宙的膨胀，宇宙中的正、反物质 彼此分开并各自聚集为以正物质为主和以反物 质为主的团块；在正、反物质交界处，由于正、 反物质湮灭而产生巨大辐射压，从而把正物质 检修粒子加速器 区域与反物质区域分隔开来，形成了彼此孤立 的宇宙，两个宇宙被“宇宙地平线”分隔开， 因而不能相互观测到。 像我们安心地生活在正物质宇宙中一样，很 可能也有人居住在反物质宇宙中，他们自身由反 物质组成，如反质子、反中子、正电子等等，他 们周围的世界，是由反物质统治的，只有极少的 正物质存在。不过，他们是不会把自己定义为“反 人类”的，在他们看来，我们的宇宙才是反的， 而他们是正的。 正、反物质不均衡蓊”一∥z， 长期以来，人们认为粒子世界中，如果一个 世界完全由反物质组成，那么在性质上应该和 完全由正物质组成的世界一样，它们之间存在 着三个基本的变换守恒，一个是粒子和反粒子 互换的正反粒子变换；一个是空间三个坐标轴 都反向的空间(镜像)反射变换；一个是时问 反演变换(把时间颠倒)。也就是说，如果我们 把我们的正粒子形成的世界完全替换为反粒子， 在性质上这个反物质世界是完全等价的，我们 看不出有什么差异。 物理学家长期认为这三个变换守恒和能量、 动量等的守恒定律一样，都是粒子物理学中的基 本定律。后来人们发现，这只是我们从宏观世界 中得到的“偏见”。在1956年前后，华裔物理 学家李政道和杨振宁就提出，在微观世界中，空 间镜像变换是不守恒的。很快，科学家们发现正 反粒子变换也是不守恒的，宇宙并不平衡。 此后的研究相继发现，粒子和反粒子之间， 确实存在着细微的差别。比如在2001年，物理学 家通过让电子束和正电子束相碰撞，产生出了大 量的重子和它的反粒子，比如B介子和反B介子。 所谓重子，是指那些质子、中子和比它们还重的 基本粒子。这些产生出的粒子和反粒子都十分短 命，迅速转化为其他更轻的亚原子粒子，比如K 介子和介子等。 如果物质和反物质没有区别，B介子和反B 介子就会显示出相同的衰变模式。然而，科学家 发现，这两种粒子显示了不同的衰变状况。通过 对2亿对B介子和反B介子的研究，科学家发现 了物质和反物质的不对称现象。他们发现了910 例B介子转变为一个K介子和一个介子，但是在 反B介子中，只发现了696例。 不要小看这个细微的差别，在宇宙大爆炸的 时候，正物质和反物质也许就是因为这一点点的 细微不同，而在数量上出现了不同，不断产生的 正物质恰好比反物质多那么一点点，于是在“阴 阳大搏斗”之后，反物质被消灭掉，而正物质保 留了下来。整个宇宙于是由正粒子统治着，偶尔 有极少量的反粒子由于不明原因出现，也很快被 镇压，尸骨无存。 但是我们的宇宙为什么会喜欢正物质，讨厌 反物质，依然是个没有解决的难。 蔼 星际交瀛虽然接触贵袖喇固不长．但我柜信．它将是近期科学道路上的向导c 河南省鹤壁市浚县～中王丽可 万方数据 反物质为什么那么少? 作者： 贺飞鸿 作者单位： 刊名： 大科技·科学之谜 英文刊名： SUPER SCIENCE - MYSTERY OF SCIENCE 年，卷(期)： 2006，(4) 引用次数： 0次 本文链接：http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_dkj-kxzm200604004.aspx 下载时间：2010年3月30日