反物质去哪里了,反物质到底存不存在

听起来很神奇 , 所以各种科幻小说里充斥着反物质星球和反物质世界 。这样 , 反物质的概念就出现了 。当物质遇到反物质 , 就会湮灭 , 释放能量 。所谓观测反物质 , 只是观测反物质的湮灭过程 。因为反物质的特殊情况 , 到目前为止 , 人类还无法收集到宇宙中自然存在的反物质 , 但是科学家们想出了很多人工反物质的方法 。
我们这个宇宙中的反物质都去了哪里?

反物质去哪里了,反物质到底存不存在


这是粒子物理学和宇宙学里一个非常重要的有待解决的问题 , 学名叫做“正反物质不对称(matter-antimatterasymmetry)” , 它导致了我们的宇宙“重子不对称(Baryonasymmetry)” , 也就是物质比反物质多 , 一切星球都是物质组成的 。基本粒子有一种分立对称性 , 即物理系统在三种反演的情况下保持不变 。
空间反演不变性也称为宇称守恒 , 简称P(对应自旋1/2粒子的左旋和右旋之间反演) , 还有时间反演不变性 , 简称T , 最后一个是荷反演不变性 , 就是物质变成反物质 , 或者反过来 , 简称C 。所以物质比反物质多 , 一定是某些过程破坏了荷反演不变性 , 即C不守恒 。在已知的四种基本相互作用里 , 引力 , 电磁力 , 强力三种都同时符合宇称守恒 , 时间反演不变性 , 以及荷反演不变性 。
也就是说 , 通过这三种相互作用不会导致物质比反物质多 。而第四种相互作用 , 也是发现最晚的弱相互作用 , 只有它会导致C不守恒的 。首先因为弱相互作用宇称不守恒(P不守恒 , 即弱相互作用只作用于左旋的物质粒子和右旋的反物质粒子) , 这正是杨振宁和李政道最早提出的原理 , 很快由吴健雄团队发现 。杨振宁和李政道通过此发现获得1956年诺贝尔物理学奖 。
基本粒子有一个严格的CPT定理 , 即基本粒子只要符合量子力学和狭义相对论基本原理 , 它同时进行宇称(P) , 时间反演(T) , 荷反演(C)时必须不变 , 也就是CPT必须联合守恒 。那么弱相互作用P不守恒 , 剩下的C和T至少有一个不守恒 。20世纪60年代在CERN的对撞机上直接观察到了弱相互作用的CP联合不守恒 , 这个实验获得了1980年诺贝尔物理学奖 。
【反物质去哪里了,反物质到底存不存在】人死后是不是到了反物质世界?
反物质去哪里了,反物质到底存不存在


这个问题问的 , 物质不灭 , 人死了以后 , 组成身体的各种物质会转化成尘土重归自然 , 在世间不断循环 , 还是存在于物质世界 。而人的意识则在死亡后消失 , 有人说变成所谓的灵魂 , 灵魂这就太玄了 , 不在科学的范畴了 , 更不用提反物质了 。反物质是的概念在上世纪三十年代出现的 , 当时狄拉克提出了狄拉克方程 , 并推论出一种和电子共同存在的粒子:带着正电荷的电子 , 这就是电子的反粒子 , 正电子 。
而实验物理学家们则很快在云室中就观测确认了正电子的存在 。这样反物质的概念就出现了 , 当物质和反物质相遇就会湮灭 , 而释放能量 。听起来很神奇 , 于是各种科幻小说中就充斥了反物质星球和反物质世界 。在我们的宇宙中 , 各种天体都是由物质组成的 , 各种动植物包括人体也是物质组成 。而宇宙中的反物质很少 , 这个事情本身就很奇怪 。

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