反物質為何會被宇宙拋棄?

2021-02-15 宇宙解碼

    所謂反物質就是與普通物質狀態相反的物質,與普通物質一樣,反物質也是由基本單位構成,即反粒子。通常來講,自然界存在的每種基本粒子都對應一個反粒子,如反質子、反電子等等。當正反物質相遇時,就會產生湮滅,並釋放出大量能量。

    需要說明的是,與暗物質和暗能量不同,反物質並不是理論上的東西,現代科學早已證明反物質的真實性。而正是因為反物質的發現,又給現代物理學帶來了巨大的謎題。

    根據目前主流的理論,我們所處的宇宙起源於一個體積極小、密度極大、能量極高的「奇點」所發生的一場大爆炸,在這個過程中形成了各種基本粒子,並逐漸演化成現在的宇宙。

    物理規律告訴我們,正反粒子的產生都是成對的,也就是說在宇宙初期形成的粒子和反粒子,它們的數量應該是相等的。而初期宇宙中並沒有相應的機制來使正反粒子分開,那麼在宇宙溫度冷卻到不能再形成粒子的時候,正反粒子的數量就會在湮滅過程中同時減少,最終會演變成既沒有粒子,也沒有反粒子,當然也就沒有了世間萬物的存在。

    而現在我們所處的宇宙,反粒子的數量極為稀少,更談不上天然的反物質了。看上去,似乎宇宙把反物質給拋棄了,那麼這是怎麼回事呢?

    事實上這個問題目前並沒有得到完美的解釋,但有一種觀點得到了不少的認同,即宇宙初期的超高能量,使正反粒子的數量出現了一定程度上的不對等。

    舉例說明,在沒有了解核反應之前,人們認為雖然物質一直處於各種變化中,但是在這些變化過程中其原子總數是守恆的。比如說氫氣和氧氣的燃燒反應,其反應方程式為2H2 + O2(點燃) = 2H2O,雖然它們變成了另一種形態的物質,但它們的原子總數還是一樣的。

    但核反應顛覆了人們的認知,人們從此知道了原子的總數可以不守恆,而造成這個現象的根本因素就在於能量。按照同樣的思路,在超高能量的環境下,正反粒子產生的數量也很有可能不對等。

    按照這種說法,在宇宙形成之初,正粒子的數量佔據了一定的優勢,在接下來正反粒子湮滅過程中,反粒子被消耗殆盡,而只留下了少量的正粒子,並逐漸演化成現在的宇宙。

    這只是一個假說,因為目前的科技水平並不支持超高能物理實驗,所以並沒有得到驗證。

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