引力波、電磁波、光子、x射線、伽馬射線和中微子在本質相同嗎

2020-11-26 星宇飄零

標題裡實際上有三種不同的東西:引力波、電磁波和中微子。至於光子、X射線、伽馬射線跟電磁波是同一樣東西,電磁波和光子是同一事物的兩個屬性,科學上稱為波粒二象性,它是電磁相互作用的傳播粒子光子的兩個屬性。而X射線和伽馬射線則是不同頻率的電磁波,也可以說是攜帶不同能量的光子。

電磁波譜

至於引力波,它是廣義相對論預言的一種時空曲率變化產生的曲率波動。有人用一句話描述它是:時空曲率的變化以行進波的形式光速往外傳播。

引力波

引力波與電磁波是完全不一樣的兩樣東西,它們雖然都有一個波字,但實際上這兩種波的性質是完全不相同的,它們的唯一共同點是都是以光速傳播。

至於中微子,這是量子力學預言的一個粒子,它的提出是用於解釋太陽核聚變過程中質量丟失問題的,最初預言它是一種沒有質量的玻色子,在β衰變中產生,後來通過中微子震蕩發現它是有質量的,不過質量相當小,而它的本質是一種費米子,由於質量非常小,而且不帶電荷,在傳播過程中基本不被減速,所以運動速度非常高,一般都接近光速運動。

太陽核聚變過程釋放的中微子

雖然中微子是通過弱相互作用(衰變)產生的,但它並不是弱相互作用的傳播粒子,它只是一種不帶電荷的中性粒子,由於它不參與電磁相互作用和強相互作用,所以現在被歸入熱暗物質。

熱暗物質與我們平常聽說的暗物質並不一樣,它們的共同特性是:不參與引力、電磁相互作用,但它們有一個重要的不同點:速度不一樣。

我們常聽說暗物質是維持星系外圍結構的引力源,所以它必然是逗留在星系內的,而留在星系內的必要條件就是速度要低於星系逃逸速度。很明顯中微子並不符合這個要求,因為它太快了,無法留在星系內提供維繫星系的引力作用。但是除卻速度以外,它跟我們要尋找的暗物質的特性是很相似的,不過它的產生機制是明確的,而暗物質的產生機制科學家目前還不了解。

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