每克62万亿美元,这是地球上最贵的物质,可让人
我们现在掌握了一个规律,什么物质的作用最大、蕴含的能量最高、且最稀有,什么物质就越昂贵。
那么什么物质最稀有呢?或者什么物质中蕴含着人类所需要的能量呢?你可能想到了黄金这种稀有金属,以及像铀这种核裂变的材料。
这两种物质确实相对于其他元素来说比较难获取,但是它们在地球上的储量还是非常多的,而且在宇宙中这两种物质可以说是取之不尽用之不竭的。
今天我们要说的这种物质,不仅在地球上找不到,甚至你找遍全宇宙也发现不了它的踪迹,它就是反物质,不仅稀有,而且它发生反应以后,所释放的能量是核反应所不能比拟的。
你之前可能听说过反物质,也许你已经忘了它到底是什么?
其实反物质就是正常物质的对立面,或者说是正常物质的反版本,与组成正常物质的所有粒子在属性上基本是相同的。
它们有相同的质量、相同的自旋、相同的电荷数,例如以最简单的氢原子来说,它由质子和电子组成,这是我们熟知的正物质,但氢原子的反版本就是反氢原子,它由反质子和反电子组成。
反粒子和正粒子的区别在于,它们的电荷相反、重子数和轻子数相反。
这就导致了它们之间的价值有着天壤之别,一克氢原子分文不值,因为在地球上的水中有很多的氢原子,你自己在家里通过电解水都能制造出氢气。
但是1克的反氢原子在宇宙中你是找不到的,虽然人类已经掌握了制备反物质的方法,但是1克最简单的反氢原子的价值在62.5万亿美元。
这差别可见一斑。它除了稀有以外,对人类来说它的作用太大了,是目前已知所有物质都不能替代的作用。
为什么我们在宇宙中找不到反物质?
虽然现在我们在宇宙中找不到反物质,但是在宇宙的早期,也就是大爆炸刚发生的1分钟内,反物质在宇宙中是相当丰富的,科学家估计反物质和正物质在当时的量是相等的。
也就是说有多少正物质就有多少反物质,这两种物质是由早期宇宙中高能辐射相互撞击产生的,原理非常简单,就是爱因斯坦的质能方程;
当两个高能光子在相互撞击以后,它们所携带的能量大于某种粒子的静止质量能量的一种形式时,能量就会自发的产生这种粒子的正反粒子版本。
然后产生的正反粒子由于电荷相反会在瞬间发生完全的湮灭,又会产生两个高能光子,然后这两个光子又产生正反粒子,又湮灭....,一直这样循环。
当宇宙在膨胀冷却,光子能量降低到不足以产生正反粒子的时候,那么之前产生的数量相等的正反物质就会两两湮灭抵消掉;
所以科学家认为大量的正反物质湮灭以后,宇宙应该除了光子以外,只会剩下非常少量的正物质和反物质粒子,它们之间由于距离非常遥远而无法湮灭;
这样的宇宙就不会产生我们今天看到的行星、恒星、星系,以及由正常物质构成的大尺度结构。
但事实上,观察我们今天的宇宙,确实被正常物质所主导,而反物质却消失的无影无踪了,这只能说明当时宇宙中发生了我们现在理论上无法理解的事情;
导致现在物理学上的一个难题,就是所谓的正反物质数量不对称的问题。目前看来,早期的宇宙中正物质比反物质数量应该多了1/10亿,最终把反物质消耗完以后,剩下的正物质就留到了今天;
这些正物质就组成了我们今天在宇宙中看到的一切,包括你和我,以及你手中的手机。
至于当时发生了什么?虽然我们现在不知道,但科学家相信一定还有某种质量更高的粒子没有被我们发现,正是这种粒子的正反物质版本不服从电荷对称也就是C对称破缺、以及电荷守恒也就是CP对称破缺,并且破坏了重子数守恒。
它在衰变的时候,就产生了正反粒子的不对称。希望未来我们可以找到这种粒子,解开反物质的消失之谜。
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