n’一些介子
对于比核子重的重子,情况完全一样 。 反重子总是与重子成对产生,又成对湮灭 。 这些经历让人们意识到,重子数守恒定律需要重新认识 。
现在人们把重子数B看作一种电荷来描述粒子的性质 。 正负重子不仅电荷相反,重子数b也相反,如果任意重子的重子数b=1,那么任意反重子的重子数b=-1 。 介子、轻子、规范子等非重子没有重子数,也就是它们有b=0 。 重子数守恒定律可以表述为:没有粒子反应会改变系统的总重子数B 。 这个表达式不仅反映了不涉及反粒子时重子数不变,而且概括了反粒子和粒子的对产生和湮灭 。 现在我们很容易理解中子和反中子的区别 。 它们具有相反的重子数B,因此反中子可以与核子碰撞并导致湮灭,而中子则不能 。
此外,人们同样发现了轻子数守恒 。 中微子虽然不带电,没有重子数,但是和反中微子有相反的重子数 。 根据轻子数守恒,中微子和反中微子的物理行为也有很大不同 。 实验还表明介子和规范粒子是不守恒的 。 这样我们就可以看到,电荷只是粒子的一种性质,还有重子数、轻子数等物理量描述的其他性质 。 正负粒子的这些性质也是相反的 。
我们周围的宏观物质,主要是由重子数为正的质子和中子组成的 。 因此,这类物质被称为正物质,由它们的反粒子组成的物质相应地被称为反物质 。 从粒子物理的角度来看,正电子和反轻子的性质几乎是完全对称的,那么为什么自然界中存在大量的正物质,却几乎没有反物质呢?这正是我们现在要讨论的问题 。
宇宙中有反物质物体吗?
实验证明,正负粒子的强作用和电磁作用性质是完全一样的,所以反质子和反中子也可以结合成带负电的反核,反核和反电子可以结合成反原子 。 我们的正物质世界有多少种原子,相应的反物质世界可以有多少种反原子?
,而且它们在结构上将是完全没有区别的,延伸起来讲,大量反原子可以构成反物质的恒星和星系 。 如果宇宙中正反物质为等量,那么这样的反恒星和反星系就应当存在 。 因此这给天文学家提出了一个深刻的问题:天上有反恒星和反星系吗?我在科幻小说里见过,指另一个空间里的东西,与物质等属性相反,拥有超人的能力 。 反物质原子核内质子带负电,与正物质相遇会发生湮灭现象释放大量能量
什么是反物质?反质子、反中子和反电子如果像质子、中子、电子那样结合起来就形成了反原子 。 由反原子构成的物质就是反物质 。 当你照镜子时,镜中的那个你如果真的存在,并出现在你面前,会怎么样呢?科学家们已经考虑过这个问题,他们把镜中那个你叫做“反你” 。 科学家想象很远的地方有个和我们的世界很像的世界,它将是一个由反恒星、反房子、反食物等所有的反物质构成的反世界 。 反物质正是一般物质的对立面,而一般物质就是构成宇宙的主要部分 。
粒子物理中的反物质概念
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我们知道,把自然界纷呈多样的宏观物体还原到微观本源,它们都是由质子、中子和电子所组成的 。 这些粒子因而被称为基本粒子,意指它们是构造世上万物的基本砖块,事实上基本粒子世界并没有这么简单 。 在30年代初,就有人发现了带正电的电子,这是人们认识反物质的第一步 。 到了50年代,随着反质子和反中子的发现,人们开始明确地意识到,任何基本粒子都在自然界中有相应的反粒子存在 。
电子和反电子的质量相同,但有相反的电荷 。 质子与反质子也是这样 。 那么中子与反中子的性质有什么差别?其实粒子实验已证实,粒子与反粒子不仅电荷相反,其他一切可以相反的性质也都相反 。 这里我们讨论一下重子数的概念 。
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