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求驳倒「基本粒子内部会有新的质子和中子形成从而打破重子数或轻子数守恒定律」的论断

时间: 2023-11-03 20:01:26 | 来源: 喜蛋文章网 | 编辑: admin | 阅读: 111次

求驳倒「基本粒子内部会有新的质子和中子形成从而打破重子数或轻子数守恒定律」的论断

物理高手进!急急急急急急急急急急急急急急急急1

什么是中子,电子和质子,他们是怎么产生的,之间又有什么样的联系
一、 质子、中子不是点状粒子
对于物质结构的探索是科学的重要任务,自从有人类出现, 这种探索从来没有停止过。在19 世纪,人们逐渐弄清楚物质是 由分子原子构成的。1932年查德威克发现了中子,人们认识到原 子核应由质子和中子构成。人们对物质结构的研究就如剥笋一样 层层盘剥下去,每一个层次的发现,都是对物质结构认识的深化。 在原子核层次下面,质子和中子是否还有其内部结构呢?
质子和中子不是点粒子,它们都具有内部结构。在30年代, 理论物理学家认为作为核子的质子和中子是基本粒子,应该象点 粒子,根据狄拉克的相对论性波动方程,质子的磁矩是一个单位 核磁子,中子由于不带电,因而磁矩是零。但出乎意料的是,实 验家斯特恩测得的质子磁矩却为5.6个单位核磁子,中子磁矩也不 是零,而是-3.82个单位核磁子,与点粒子理论相悖。这些都清楚地 说明质子、中子并不是我们想象的那样简单,它们可能是具有内 部结构的。60年代,霍夫斯塔特等人用高能电子轰击核子,证明 核子电荷呈弥散分布,核子的确具有内部结构[1]。既然核子并 不是点粒子,那么其内部的物质是怎样分布的呢?也许有三种情 形:或者核子内有一个硬核,核子象一枚桃子;或有许多颗粒, 象石榴一样有许多子;或没有颗粒,疏松如棉絮状。具体属哪一 种情形,要靠深度非弹性散射实验来作进一步决定。
深度非弹性散射实验指用极高能电子去撞击质子或中子,使 后者激发到一个个分立的能级即共振态,甚至达到使π介子离化 出来的连续激发态。非弹性散射实验会改变质子、中子的静止质 量。实验表明,质子、中子内部有一个个点状的准自由的粒子, 它们携带有一定动量和角动量。那么质子、中子内的这些点状粒 子是什么呢?具有些什么性质?
二、 夸克模型
1964年,美国科学家盖尔曼(见右上图)提出了关于强子结 构的夸克模型。强子是粒子分类系统的一个概念,质子、中子都 属于强子这一类。“夸克”一词原指一种德国奶酪或海鸥的叫声。 盖尔曼当初提出这个模型时,并不企求能被物理学家承认,因而 它就用了这个幽默的词 。夸克也是一种费米子,即有自旋1/2 。 因为质子中子的自旋为1/2,那么三个夸克,如果两个自旋向上, 一个自旋向下,就可以组成自旋为1/2的质子、中子。两个正反 夸克可宰槌勺孕����牧W樱��浅莆�樽樱�绂薪樽印? J/ψ子,后者由丁肇中等人于1974年发现,它实际上是由粲夸克 和反粲夸克组成的夸克对。凡是由三个夸克组成的粒子称为重子, 重子和介子统称强子,因为它们都参与强相互作用,故有此名。 原子核中质子间的电斥力十分强,可是原子核照样能够稳定存在, 就是由于强相互作用力(核力)将核子们束缚住的。由夸克模型, 夸克是带分数电荷的,每个夸克带+2/3e或-1/3e电荷(e为质子 电荷单位)。现代粒子物理学认为,夸克共有6种(味道),分 别称为上夸克、下夸克、奇夸克、粲夸克、顶夸克、底夸克,它 们组成了所有的强子,如一个质子由两个上夸克和一个下夸克组 成,一个中子由两个下夸克和一个上夸克组成,则上夸克带 +2/3e电荷,下夸克带-1/3e电荷。上、下夸克的质量略微不同。 中子的质量比质子的质量略大一点点,过去认为可能是由于中子、 质子的带电量不同造成的,现在看来,这应归于下夸克质量比上 夸克质量略大一点点。

质子和中子的组成:一个质子由两个上夸克和一个下夸克 组成,一个中子由两个下夸克和一个上夸克组成
虽然夸克模型当时取得了许多成功,但也遇到了一些麻烦, 如重子的夸克结构理论认为,象Ω-和Δ++这样的重子可以由三个 相同夸克组成,且都处于基态,自旋方向相同,这种在同一能级 上存在有三个全同粒子的现象是违反泡利不相容原理的。泡利不 相容原理说的是两个费米子是不能处于相同的状态中的。夸克的 自旋为半整数,是费米子,当然是不能违反泡利原理的。但物理 学家自有办法,你不是说三个夸克全同吗?那我给它们来个编号 或着上“颜色”(红、黄、蓝),那三个夸克不就不全同了,从 而不再违反泡利原理了。的确,在1964年,格林伯格引入了夸克 的这一种自由度——“颜色”的概念。当然这里的“颜色”并不 是视觉感受到的颜色,它是一种新引入的自由度的代名词,与电 子带电荷相类似,夸克带颜色荷。这样一来,每味夸克就有三种 颜色,夸克的种类一下子由原来的6种扩展到18种,再加上它们 的反粒子,那么自然界一共有36种夸克,它们和轻子(如电子、 μ子、τ子及其相应的中微子)、规范粒子(如光子、三个传递控 制夸克轻子衰变的弱相互作用的中间玻色子、八个传递强(色) 相互作用的胶子)一起组成了大千世界。夸克具有颜色自由度的 理论得到了不少实验的支持,在70年代发展成为强相互作用的重 要理论——量子色动力学。
三、量子色动力学及其特点
“量子色动力学”这一名称听起来有点可怕,念起来有点拗 口,应该这样念:量子/色/动力学。这个理论认为,夸克是带有 色荷的,胶子场是夸克间发生相互作用的媒介。这不禁让我们想 起电子是带有电荷的,传递电子间相互作用的媒介是电磁场(光 子场)。的确,关于电荷的动力学我们早已有了,它叫“量子电 动力学”,发展于三四十年代。一般读者对电磁相互作用都有点 熟悉,因此就以它为例来理解质子中子内的色相互作用。电磁场 的麦克斯韦方程的量子化就是量子电动力学,具体地说,量子电 动力学就是研究电子和光子的量子碰撞(即散射)的,自然,量 子色动力学是研究夸克和胶子的量子碰撞的。
胶子是色场的量子,就象光子是电磁场的量子一样。胶子 和光子都是质量为0、孕�?、传递相互作用的媒介粒子,都属 于规范粒子。两个电子发生相互作用是靠传递一个虚光子而发生 的(虚光子只在相互作用中间过程产生,其能量和动量不成正比, 不能独立存在,在产生后瞬时就湮灭。由相对论知道,自由运动 的电子不能发射实光子,但可以发射虚光子。给予我们光明和热 能的是实光子,它的能量和动量成正比,脱离源后,能独立存 在),自然,两个夸克发生相互作用是靠传递一个虚胶子而发生 的。虚胶子携带着一个夸克的部分能量和动量,交给另一个夸克, 于是两个夸克就以胶子为纽带发生了相互作用。看到这里,我们 会说,不是重复了一下吗?量子色动力学可以由量子电动力学依 葫芦画瓢建立起来,真是太容易了!不过实际上没有这么简单。 按群论的语言讲,电磁场是U(1)规范场,是一种阿贝尔规范场, 群元可以交换,而胶子场是SU(3)规范场,是一种非阿贝尔规范 场,群元不可以交换。一般来说,“非”总比“不非”要麻烦得 多。电荷只有一种,而色荷却有三种(红、黄、蓝);U(1)群的 生成元只有一个,就是1,所以光子只有一种,而SU(3)群有八个 生成元,一个生成元对应一种胶子,所以胶子共有八种;光子不 带电荷,而胶子场由于是非阿贝尔规范场,场方程具有非线性项, 体现了胶子的自相互作用,因而胶子也带色荷,夸克发射带色的 胶子,自身改变颜色。所以胶子场比电磁场复杂,因而出现了许 多不同寻常的现象和性质,其中最重要的恐怕要数“渐近自由” [2-3]和“夸克幽禁”[4-6]了。
“渐近自由”说的是两个夸克之间距离很小时,耦合常数也 会变得很小,以致夸克可以看成是近自由的。耦合常数变小是由 于真空的反色屏蔽效应引起的。真空中的夸克会使真空极化(即 它使真空带上颜色),夸克与周围真空的相互作用导致由真空极 化产生的虚胶子和正反虚夸克的极化分布,最终效果使夸克色荷 变大,这称为色的反屏蔽效应(对于电荷,刚好相反,由于真空 极化导致电荷吸引反号电荷的虚粒子,所以总电荷减少,这称为 电的屏蔽效应。与它作比较,色的反屏蔽效应这一术语由此而 来)。由于这一效应,在离夸克较小距离上看来,大距离的夸克 比它带的色荷多,所以小距离上强作用相对而言变弱了,这就是 所谓“渐近自由”。渐近自由是量子色动力学的一项重要成果, 它使得高能色动力学可以用微扰理论计算。但是在低能情形或者 说大距离情形,由于耦合常数变强及存在幽禁力,计算变得困难。
量子色动力学可以预言小距离的“渐近自由”,但是对大距 离的“夸克幽禁”,量子色动力学就无法预言了,这是量子色动 力学的困难。
“夸克幽禁”说的是夸克无法从质子中逃逸出去。红黄蓝三 色夸克组成无色态,强子都是无色的。一旦夸克可以从质子或强 子中跑出来,自然界就会存在带色的粒子;带色的粒子引起真空 的进一步极化,色荷之间的幽禁势是很大的,整个真空都带上了 颜色,能量很高,导致真空爆炸。实际这些都没有发生,暗示自 然界不存在游离的夸克,那么我们会问:夸克倒底是一个数学技 巧还是一个物理实在?研究这一问题,是对夸克模型的考验。不 过,现在因为已有了夸克存在的间接证据,物理学家相信夸克是 应该的确存在的。夸克为什么要被幽禁起来,物理学家已提出了 几个理论。有人提出口袋模型,如认为质子是一只受真空挤压的 口袋,可将夸克束缚住而逃不出来[7-9];有人提出了弦理论, 认为夸克绑在弦的两端,而这条弦却难以断裂,即使一旦断裂, 断裂处生成一对正反夸克,原来的强子碎裂为两个新的强子,从 而自由的夸克从来不可能出现[10];也有人说,既然胶子带色荷, 胶子之间也会有色磁吸引力,从而色力线被拉紧呈平行状,就如 一个带电电容器两板因为有平行的电力线因而彼此有吸引一样, 夸克之间也有类似这种吸引力;格点规范理论的面积定律证明夸 克之间有线性禁闭势存在[11];90年代中期塞伯和威滕用他们发 展的四维空间量子场论证明磁单极凝聚也会导致夸克幽禁[11]。 关于夸克幽禁的理论有许多,正好说明了我们对强力的了解还不 够充分。
四、 核子结构图象与核子衰变
对介子谱的研究表明,夸克之间除了由于单胶子交换引起的 色库仑力外,还有色禁闭力,其势是随距离线性增长的,正如上 面所说,虽然不清楚线性禁闭势的来源,但可以认为正是这个势 导致了夸克幽禁。但是这一观点也许要受到挑战。因为用相对论 性波动方程解介子能谱,发现在无穷远处波函数并不收敛至零, 而是一个散射解。这意味着我们应探测到游离的夸克,但实际并 不如此。那这些散射解是怎么产生的呢?原来禁闭势在无穷远处 十分巨大,以致扰动真空导致正反夸克产生。实际没有测到这些 产生的夸克,一个原因可能是大距离时夸克的质量也会变得十分 巨大,远远超过了线性势,抑制了真空扰动产生正反夸克的能力。 夸克质量会随距离增大而增大,可能可以用真空色电极化(导致 真空带上颜色)来解释。真空色电极化使得色荷象滚雪球一样越 来越大,夸克能量和质量也相应越来越大,浸在真空中的单一夸 克质量巨大,真空没有足够的能量产生这些夸克,也许这最终导 致了夸克幽禁。
对于强子结构,现在对不同的能态用不同的理论模型来描述。 基态质子和中子,可以用量子力学的薛定谔方程求解,强子质量 主要由夸克承担;对于处于激发态的共振粒子,弦模型比较成功, 该模型认为重子和介子的质量和自旋主要由弦(色力线管)提供 [10];对于更高能的强子激发态,由于真空色电极化十分强大, 因而强子质量主要就是色电极化质量,夸克的质量和弦的质量十 分微小。现在对处于不同能态的质子、中子结构还无法用一个统 一的理论来描述。
上面讨论的是质子中子及其共振态的静态性质,下面谈一下 它们的衰变问题。原子核内的质子中子是稳定的,但自由的中子 是不稳定的,寿命约为11分钟。中子的质量比质子略大一些,因 而可以有足够的能量衰变为质子,并放出一个电子和一个电子型 反中微子。在夸克水平上解释这一过程,实际上就是:中子内的 一个下夸克(带-1/3e电荷)放出一个传递弱相互作用的中间玻色 子W- ,自身变成上夸克(带+2/3e电荷),W-又衰变为一个电子 和一个电子型反中微子。由于质子中子的重子数都为+1,轻子数 为0,电子和电子型中微子的重子数为0,轻子数分别为+1和-1, 所以这一过程重子数、轻子数都守恒。现在的粒子物理标准模型 (量子电动力学、弱电统一理论[12]、量子色动力学)认为重子 数是守恒的,质子已是最轻的重子,所以它不能再衰变为其他重 子,它是永恒的。由于人们面遇的物质世界主要就是由重子组成 的,所以很容易相信质子是永恒的。但是有一种理论却预言这种 观念是不对的,质子会衰变成正电子和中性π介子,重子数和轻 子数并不绝对守恒。这种理论是大统一理论[13-17],它企图把 强、弱、电相互作用统一起来,用一个耦合常数来描写。大统一 理论包含着标准模型,但比标准模型来得更大,因而有更多的传 递相互作用的规范玻色子。虽然这些规范玻色子是一种超弱场的 量子,但质子中的下夸克却会释放这种规范玻色子,自身变成正 电子,而质子内的一个上夸克吸收这个规范玻色子,变成上夸克 的反粒子(反上夸克),这个反上夸克与质子内的另一个上夸克 结合成中性π介子。由于引起这种夸克—轻子转化的场十分弱, 所以质子虽然要衰变,但衰变寿命是很长的,大约为一千万亿亿 亿年,而我们的宇宙寿命也只有几百亿年,所以质子平均寿命比 宇宙寿命长十万亿亿倍。在你一生当中,你体内的质子只能衰变 零点几个,不必担心质子衰变会给我们的生活带来什么不便。质 子衰变还只是一个理论预言,实验的证明还没有完全结束[16]。
前面提到,质子中的点粒子是夸克,实际上它们还包括胶子 和不断产生、湮灭的海夸克。过去认为质子自旋为1/2,是由三个 夸克提供的,而如今的研究却不能支持这一观点,质子中的三个 夸克的总角动量只占质子自旋的15%,而大部分自旋也许由胶子 和海夸克承担。这被称为“质子自旋危机”,是个热门课题。
五、 简短总结
虽然胶子的存在证据也有了,顶夸克存在的证据也在1995年 找到了,但是对于强子结构的研究和自由夸克的探索还需走更长 远的路。夸克幽禁的根本原因倒底是线性禁闭势的存在还是色电 极化所致,夸克幽禁是暂时的还是永久的,值得继续研究。如果 夸克是永久性禁闭的,强子永远是无色的,正应了一句话:“色 即空,空即色。”孰是孰非,有待高能物理及其理论的继续发展
中子是构成原子核的物质。
原子由原子核和核外电子组成的,原子核由中子和质子组成的。
中子不带电,质子带正电,其电量的大小与电子电量大小相等。电子带负电。
原子是构成物质的基本单位。而中子,电子和质子是构成原子的粒子。

粒子的基本性质是什么

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解析:

一、 基本性质:

1、 质量m:每种粒子具有一定的质量。质量是随速度变化而变化的。通常给出的是静止质量。

2、 寿命τ:在已发现的数百种基本粒子中,只有59种是稳定的,其它的都不稳定,即经过一段时间就会自动衰变为其它粒子。每种粒子在衰变前平均存在的时间称为平均寿命,简称寿命。寿命也受相对论影响,即不同速度下寿命不同。一般指的是粒子静止时寿命。粒子的寿命差异很大,质子的寿命为1030年,而最短的寿命只有10-24s。

3、 电荷q:任何粒子所带的电荷都是电子电荷的整数倍,即电子电荷为电荷的最小单位,其值为e=1.6021892×10-19C。

也常用Q表示电荷数,如电子的电荷数为-1,质子的电荷数为+1。中子的电荷数为0。

4、 自旋s:每种粒子都有确定的自旋角动量,其值可以用一个自然数(整数)或自然数加1/2(半整数)来表示,即自旋量子数,符号为J。自旋为整数的粒子,统称为玻色子;自旋为半整数的粒子,统称为费米子。

5、 重子数B:因为把参与强作用的粒子划为一类,所以用重子数加以区别。重子的重子数B=1,反重子B= -1,其它的粒子B=0。

6、 轻子数L:轻子只是不参与强作用,所以也划为一类,用轻子数加以区别。轻子的轻子数L=1,反轻子L= -1,其它的粒子L=0

7、 奇异数S:重子中有些粒子如∧和K0产生快(强作用)衰变慢(弱作用),则划为一类称奇异子,用奇异数加以区别,定义∧的奇异数S =+1,K0的奇异数S = -1,其它为S = 0。

8、 同位旋I:中子和质子非常相似,海森堡认为是一种粒子的两种不同状态。类似π+π0π-也非常相似,仅电荷态不同,被认为是一种粒子的三种状态。用同位旋来区别它们细微不同。核子的同位旋I=1/2,约定其第三分量I3=+1/2为质子态,I3= -1/2为中子态。介子同位旋取I=1,用I3=+1表示π+,用I3=0表示π0,用I3= -1表示π-。

I与Q、B、S不独立,实验证明存在关系:Q= I3+(B+S)/2——该式称盖尔曼和西岛公式;

又常常用Y表示B+S,即Y=B+S称超荷。则Q= I3+Y/2

二、 基本规律

基本粒子的运动转化除了遵守一些经典的物理规律外,还遵守一些微观世界中特殊的规律。现代物理认为守恒定律是由时空的对称性质引起的。

遵守的经典物理规律是:

1、 能量守恒定律:由时间平移对称引起。在低速情况下存在质量守恒定律。

2、 动量守恒定律:由空间平移对称引起。

3、 角动量守恒定律:由空间旋转对称引起。

4、 电荷守恒定律:由电磁规范对称引起。

微观世界的基本规律是:

1、 重子数守恒定律:在粒子转化过程中,重子数不变。

2、 轻数守恒定律:在粒子转化过程中,轻子数不变。

3、 奇异数守恒定律:在粒子强作用过程中,奇异数不变。注意:在弱作用中可以不守恒。

4、 同位旋守恒定律:在粒子强作用过程中,同位旋不变。注意:在弱作用和电磁作用中可以不守恒。

5、 宇称守恒定律:镜象对称称宇称,也叫空间反演对称,象人的手是左右对称的。所有力学现象及其规律、电磁现象及其规律都是镜象对称的。微观粒子是用波函数表示的,镜象变换(x=-x)时波函数不变号即ψ(-x)=Ψ(x)称偶宇称,用+1表示;波函数变号即ψ(-x)=-Ψ(x)称奇宇称,用-1表示。一般情况下粒子转变过程中,宇称是守恒的。但本世纪50年代来,美籍华人物理学家杨振宁和李政道曾提出弱相互作用中宇称不守恒理论并经实验证实。

人们经常感叹那样,时光不可倒流。日常生活中,时间之箭永远只有一个朝向。老人不能变年轻,打碎的花瓶无法复原,过去与未来的界限泾渭分明。但在物理学家眼中,时间却一直被视为是可逆转的。比如说一对光子碰撞产生一个电子和一个正电子,而正负电子相遇则同样产生一对光子,这个过程都符合基本物理学定律,在时间上是对称的。如果用摄像机拍下两个过程之一然后播放,观看者将不能判断录像带是在正向还是逆向播放。从这个意义上说,时间没有了方向。弱相互作用中宇称不守恒理论并经实验证实之后,美国人詹姆斯·克罗宁和瓦尔·菲奇又发现K介子衰变过程违背宇称和电荷联合对称法则,他们都因此而获诺贝尔物理学奖。

1998年年末,物理学家发现首例违背时间对称性事件。欧洲原子能研究中心的科研人员发现,正负K介子在转换过程中存在时间上的不对称性。这一发现虽然有助于完善宇宙大爆炸理论,但却动摇了“基本物理定律应在时间上对称”的观点。在实验中发现,反K介子转换为K介子的速率要比其时间逆转过程、即K介子转变为反K介子来得要快。这是物理学史上首次直接观测到时间不对称现象。欧洲核子中心新实验证明,反物质转化为物质的速度要快于其相反过程,因此它为宇宙中物质量为何远远超过反物质量提供了部分答案。

如同建筑和图案一样,只有对称而没有它的破坏,看上去虽然很规则,但同时显得单调和呆板。只有基本上对称而又不完全对称才构成美的建筑和图案。大自然正是这样的建筑师。当大自然构造像DNA这样的大分子时,总是遵循复制的原则,将分子按照对称的螺旋结构联接在一起,而构成螺旋形结构的空间排列是全同的。但是在复制过程中,对精确对称性的细微的偏离就会在大分子单位的排列次序上产生新的可能性,从而使得那些更便于复制的样式更快地发展,形成了发育的过程。因此,对称性的破坏是事物不断发展进化,变得丰富多彩的原因。

正反王为民粒子白洞创生正反宇宙定律的数学依据

正反王为民粒子白洞创生正反宇宙定律的数学依据:

1、爱因斯坦——海森堡能量和时间不确定原理

E t ħ/2

2、真空量子涨落(偏离) E不能为零,否则不确定原理不成立。所以,真空存在零点能。

3、量子场论认为量子场有无限自由度,真空零点能等于无限多个频率的零点能总和,等于无穷大。即

E=Σħνₑ/2,e=1,2,3,……,

4、王为民粒子白洞的质量等于普朗克质量

m=(ħc/G)½ 10 ⁸kg

5、真空量子涨落(偏离)除了不能为零,没有上限。在比普朗克时间还小的情况下,可能产生达到产生出正反王为民粒子白洞的能量。即

E 2mc²

6、王为民粒子白洞视界内部的光锥不等式

(dr/dt)² (1-2GM/c²r)²c²

由于正反王为民粒子白洞奇点在各自对方的视界内部速度dr/dt 0,因为dr/dt=0不能使上述光锥不等式成立。所以,正反王为民粒子白洞一旦由真空量子涨落产生,在各自对方视界内部的奇点不能静止,不能后退,只能前进,直达视界外部而不能相互湮灭。成为真空中的第一对实物粒子。

6、正王为民粒子白洞联系着克鲁斯卡尔坐标系,它有四个片区:

第四片区是正王为民粒子白洞,等距离线在未来光锥后面,正或反粒子不能静止和后退,只能前进,直到运动到白洞视界外部;

第一片区是我们的宇宙,等距离线在未来光锥内部,是双向运动区;

第二片区是黑洞,等距离线在未来光锥后面,是单向运动区,正或反粒子只能向黑洞奇点坠落;

第三片区是另一个宇宙,等距离线在未来光锥内部,是双向运动区。

7、正王为民粒子白洞视界内部真空存在无穷大的零点能,新的真空量子涨落产生无数正反粒子。

狄拉克粒子的时间依赖因子为

e ⁱᴱᵗ/ħ

反粒子的狄拉克粒子的时间依赖因子为

eⁱᴱᵗ/ħ=e ⁱᴱ⁽ ᵗ⁾/ħ

费曼把反粒子的负能E=-mc²解释为正能,只是反粒子时间为-t。

解决了狄拉克海的负能灾难。

而在正王为民粒子白洞的克鲁斯卡尔坐标系的史瓦西时间是通过原点的直线,正反粒子的这条史瓦西时间刚好向相反方向旋转(因为无穷远处的史瓦西时间就是闵氏时间,闵氏时间就是量子场论物理方程使用的时间),所以正反粒子分别运动到克鲁斯卡尔坐标系第一片区和第三片区形成正反宇宙。正反宇宙由于光锥的隔离,无法传递任何信息,也无法直接接触而相互湮灭。

反王为民粒子白洞最终进入第三片区,使反物质宇宙比较混乱。

8、根据王永久《黑洞物理学》317页得到霍金黑洞的放能率公式

dE/dt 10⁴⁶m ²·Γ (尔格/秒)

黑洞辐射功率与质量的平方成反比,质量越小的黑洞辐射功率越大,最后爆炸消失。所以黑洞质量越小,寿命越短,质量越大的黑洞寿命越长。黑洞只能由宇宙形成后,由星云塌缩形成恒星而来。不存在普朗克粒子黑洞,因为真空量子涨落(起伏)一旦产生正反普朗克粒子黑洞,因为它们相互吸引,就立即湮灭掉了。所以,创生正反宇宙只能由正反王为民粒子白洞才能完成这个任务。

9、为什么正反王为民粒子白洞长期存在,有数目守恒定律

这类似于粒子物理学中的重子数守恒定律、轻子数守恒定律、电荷守恒定律等等,存在正反王为民粒子白洞数守恒。

质子的重子数为1,反质子的重子数为-1;中子的重子数为1,反中子的重子数为-1;电子的重子数为0,正电子的重子数也为0;光子的重子数为0,反光子就是它自己,它的重子数同样为0;我们的物质宇宙有无数个质子和中子,有巨大的正的重子数。重子数守恒定律严格成立,至今没有发现一例违反重子数守恒定律的事例。

同理,正王为民粒子白洞数为+,反王为民粒子白洞数为-1,正反王为民粒子白洞数也严格守恒,并且正王为民粒子白洞辐射功率和普朗克粒子黑洞辐射功率一样大,每秒辐射19个太阳的能量。要足够长的时间才能创生我们现在这个规模大小的宇宙及反宇宙。

10、正王为民粒子白洞视界内部真空能量为无穷大,永远也取之不完,用之不竭的零点能。这是不确定原理和量子场论的无限自由度导致的结果。即E=Σħνₑ/2,e=1,2,3,……,

11、由正王为民粒子白洞辐射出来的基本粒子在宇宙(反宇宙同理)中向四面八方以光速或接近光速扩散,使宇宙规模和物质密度越来越大,达到基本粒子结合为质子、中子和轻核以及氢原子、氦原子的条件。宇宙中最多的是巨型里德堡氢原子。然后经过电子轨道跃迁形成基态氢原子。氢原子星云塌缩形成行星、恒星,恒星经过氢核聚变为氦核,氦核聚变为碳核,碳核聚变为氧核、镁核、硅核……铁核,经过超新星爆炸形成中子星或黑洞,进一步发展为许多大小不同的星系,星系相互碰撞吞并形成各种类型的星系和星系群。因为受热不均而产生角动量的不均匀分布,导致星云塌缩形成的这些天体像地球上的台风一样不断旋转。最终在某些行星上演化出生命。

物质不能凭空产生和消失,那问题来了,现今宇宙的物质是咋来的?

先说一个基本的概念问题,标题中的第一段话是我们容易产生的误解。宇宙并有没所谓的物质/质量守恒,这已经是一个过时的概念!这个说法只是在当时科学认知还不是很清楚的时候提出的,主要是当时认为一些化学反应前后的反应物和生成物的质量相等,在爱因斯坦提出质能方程以后,我们才知道质量其实是能量的一种表现形式而已。化学反应中释放的能量,会造成极小的质量损失,当时无法测出,才会认为物质守恒。

这样说来,宇宙的基本守恒定律其实是能量守恒。因此这就为物质的创伤和毁灭创造了条件。要想知道宇宙的物质是咋来的?我们必须回到宇宙的早期看到到底发生了什么?

一个膨胀的宇宙势必会带来热大爆炸

在我们的生活中,我们每时每刻都会和各种物质接触,而我们也属于物质的一部分。纵观整个宇宙,其中充满了行星、恒星、星系乃至星系团,甚至是我们提出还未明确发现的暗物质,我们不仅会想:宇宙为何有物质,而不是什么都没有?

1923年哈勃的出色工作为人类揭示了宇宙的范围不仅仅是我们自己的银河系,因为他发现了仙女座星云远在几百万光年之外,并且更是惊人的发现宇宙在膨胀,因为他发现来在遥远星系得光发生了红移。这就为我们思考宇宙起源提供了一个绝佳的思路。

你看,随着时间的推移宇宙在膨胀,那我们反过来想,如果追溯遥远的过去,宇宙的体积是不是更小,我们还知道辐射的波长会随着宇宙的膨胀而被拉长并损失能量、物质粒子会随着宇宙的膨胀而被稀释、热粒子会随着宇宙的膨胀降低动能变成冷粒子,这就说明在遥远的过去,宇宙的温度更高、密度更大!

这也说明在一定的时期,宇宙中我们现存的中性原子并不会存在,而是由原子核、电子、辐射组成的高温浓汤,因为这时的温度可以高到电离任何中性原子。而原子核和电子想要结合在一起,就会被一个高能光子炸开。

如果温度再高呢?相信你也能猜出来,温度再高甚至连原子核都无法形成。这一点跟中性原子的情况一样。此时的宇宙是由质子、中子、电子和任何可能存在的高能粒子组成。而这些粒子就组成了我们现在看到的物质宇宙。但是这些物质粒子怎么来的?

正反物质不对称问题

如果我们回到宇宙的早期,能量会高到让两个相撞的光子自发的产生物质/反物质对。按理来说,能量自发产生的正反物质对是完全对称的。也就是说,产生一个正粒子就会相应产生一个反粒子,然后正反粒子瞬间湮灭,又将能量归还给宇宙。但是我们的宇宙貌似更加偏爱于物质,产生了比反物质多了十亿分之一的物质粒子。这就是所谓的正反物质不对称问题。

尽管我们现在还不清楚宇宙是怎么获得物质与反物质之间的不对称,但关于这个不对称的事实,我们还是提出了一些解决的方案。就观测而言,我们可以肯定的有以下这些事实:

当前的宇宙中,物质确实多于反物质。

目前已经发现的所有恒星、星系和星系团,都由物质组成,而没有反物质。

通过在地球上的实验室中对宇宙中的情况进行模拟,在所能达到的能量范围之内,我们尚未在任何反应中观察到重子(如质子和中子)多于反重子(如反质子和反中子),或轻子(如电子和中微子)多于反轻子(如正电子和反中微子)的情况。

在目前最佳的测量技术下,我们测得宇宙中的光子数是重子数(以及轻子数)的16亿倍。

虽然重子的数量与光子相比看起来少得可怜,但请别忘了宇宙有多么巨大。假如要把宇宙中的所有原子都摆匀,让宇宙的密度各处一致,那么结果就是每4立方米的空间之内会有1个氢原子。作为对比,自大爆炸时遗留下来的光子仅在每1立方厘米的空间内就要有411个。二者尽管数量悬殊,但就整个宇宙而言,其数量都多得令人惊叹,而且十分重要。

那么,物质多于反物质的情况是如何出现的呢?

如果宇宙开始于某个物质和反物质总量相等的高能量状态,后来演化至物质比反物质多一点的低能量状态,那么宇宙一定是在膨胀并冷却的过程中发生了某些事情。苏联物理学家萨哈罗夫(Andrei Sakharov)经过研究,在1967年率先指出,只需发生三件事情就可以让上述过程成真,也就是让物质对于反物质。这三件事也是宇宙必须具有的三种属性,如今被称为“萨哈罗夫条件”:

宇宙必须偏离热平衡态。

宇宙的三种基本对称性中的两种必须被破坏,即电荷共扼(C-对称性)、电荷共轭宇称(CP-对称性)。

必须有某种相互作用去破坏重子数的守恒。

这三件事必须同时发生,否则如今宇宙中的物质和反物质的数量仍然不会不对等。最容易满足的是第一个条件:不断膨胀的宇宙,本身就是一个绝好的非热平衡系统!

到目前为止我们已经发现了三类能够表现出C-对称破缺和CP-对称破缺的粒子,它们都是中性介质(夸克/反夸克对),包括奇夸克、底夸克以及粲夸克。由于这些粒子在膨胀并冷却的、非热平衡的早期宇宙中存在并发生了不对称的衰表,所以我们的宇宙符合前两种条件。

那么,第三个条件呢?记住,当我们说“重子数”时,意思是用重子(例如质子、中子等)的总数减去反重子(例如反质子、反中子)的总数,每个质子的重子数算作1(每

个反质子的重子数则算为-1)。为了产生出物质与反物质的不对称性,需要一种使重子数破缺的反应。并且,因为宇宙看上去拥有与质子数量相同的电子,应该也有与之相应的使轻子数破缺的反应,所以电子是为了每颗质子的产生而产生的。在所有已知的粒子和它们之间的反应中,我们通过实验室里的工作,还没能使这些粒子不依靠外部力量而破缺其重子数和轻子数,同时也不知道实现这一目标所需的条件。

但根据关于基本粒子及其相互作用的“标准模型”,只要重子数(B)与轻子数(L)的差是守恒的(B-L=0)是守恒的,重子数守恒和轻子数守恒都应该有可能被打破。萨哈罗夫的第三个条件,可以说是我们研究物质与反物质的不对称性时最大的不确定性的来源,也是三个条件中目前唯一有待实验验证的。

以上就是宇宙中物质的来源,也是一个现今物理学的未解之谜。但你只需要记住,宇宙只有能量守恒,能量可以通过爱因斯坦的质能方程可以自发的产生物质和反物质,但宇宙在膨胀冷却的途中,放了一了一些我们目前不明确的破坏重子数/轻子数守恒的反应,而导致了正反物质的不对成,让宇宙的能量以小部分物质的形式保留了下来,产生了现在我们看到的物质宇宙、产生了你和我。

宇宙物质是咋来的,这事实上也就是说宇宙是咋来的。宇宙就是宇宙,没有咋来的事。我们人本就存在在宇宙之间,之内,离不开宇宙,咋能知道宇宙是咋来的呢。你是宇宙的旁观者吗。因此,我们只能推论,宇宙是无限的,无边无际的。物质是不灭的永恒的。宇宙是永恒的。
现如今的宇宙物质是由宇宙大爆炸形成的粒子所来的,打个比方,一滴水里面包含着亿万个水分子,它自成一个世界,里面有各种各样的物质,宇宙物质跟他它是一个道理。
是由星体释放自身的能量来的,比如太阳就无时无刻不在燃烧提供热量,在燃烧完成之后太阳极可能变成黑洞,吞噬能量。所以物质就是在这能量产生于消失之间不断变化的。
宇宙是有空间的,因为宇宙最初的密度非常大,因为一场大爆炸这些物质就出来了。
文章标题: 求驳倒「基本粒子内部会有新的质子和中子形成从而打破重子数或轻子数守恒定律」的论断
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