是否有來自反物質的恆星?至少在可觀測的宇宙中還沒發現到反物質

2021-01-21 悟空科學世界

一般而言,反物質是一種由反粒子組成的物質。而反粒子,簡單地說,它就是普通粒子的鏡像。例如,一個電子對應於一個反粒子,即:正電子。

粒子和反粒子之間的區別僅僅在於相互作用的跡象(電荷、量子數等)。不僅是電子具有「鏡像反射」,而且在一般情況下,大多數粒子也具有「鏡像反射」特徵。如果反粒子與普通粒子發生了碰撞,那麼它們就會被湮滅,即毀滅。在碰撞的過程中,這些粒子都會轉化為能量,而且此能量將以高能光子的形式被釋放出來。

反物質可以是普通物體和化學物質(例如,反氫,反氦等)。當然,對於一個恆星而言,如果它是由反物質組成的,這也是有可能的,並不會違背物理原理。

是的,這只是我們的一種假說。但我們可以非常肯定地說,在可觀測的宇宙中,並沒有發現由反物質組成的恆星,也不存在反物質大於普通物質的區域。

我們是怎麼知道沒有反物質恆星?

關於太空,我們有一個主要的且最普遍的誤解,就是說,我們的介質空間是一個真空,裡面什麼東西都沒有。事實上,情況並非如此,在空間中,充滿了大量的物質,例如,包括氫-氦等離子體、較重的元素、多環芳香烴,甚至還包括有機物質,所有這些物質都大量分布在星際介質中。

因此,從實際的角度出發,我們認為,這是一個真空,但從嚴格意義上說,事實並非如此。平均而言,一立方釐米的星際介質中大約包括了100萬個原子的物質。

現在,讓我們想像一個恆星,或一個星雲,或一個星系,或一個由反物質組成的星系團。很明顯,這些物體會被普通物質所包圍,而且這也是不可避免的,在這種情況之下,有大量的物質正等待著機會去相遇反粒子,並發生碰撞。

因此,如果真存在這樣一個由反物質組成的物體,並與普通物質相互作用,那麼它將會出現難以置信的光亮,因為這種相互作用的能量是巨大的,物質和反物質會不斷地沿著它們的邊緣而被消失掉。

例如,如果在我們銀河系中的某個地方放置了一個由反物質組成的恆星,那麼這顆恆星將很容易成為銀河系中最亮的天體(以高能光子的數量來衡量)。如果這是真的,那我們就能用現有的望遠鏡觀察到這一現象。當然,這也同樣適用於其他星系,任何這樣的物體都會在其他物體中脫穎而出。

考慮到我們從來沒有見過這樣的東西,所以我們可以非常信心地說,在可觀測的宇宙中,反物質並沒有顯現出來,至少目前我們還沒有觀察到,而且較小的物體也早已不存在了。

總結一下,由於某些原因,在可觀測的宇宙中,幾乎整個空間都是由普通物質組成的,而其中的反物質實際上是不存在的。注意,這個悖論被稱為宇宙的重子不對稱性,至於為什麼會發生這樣的不對稱,至今仍是宇宙學中的主要謎團之一。

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    來自中微子的新證據指向了關於為什麼宇宙是由物質而不是反物質構成的幾種理論之一。一開始有物質和反物質,然後只有物質。這個問題是定義物理學的奧秘之一。上周,科學家們宣布了一項誘人的發現,解決這個問題可能會告訴我們更多,而不僅僅是我們為什麼生活在一個物質的宇宙中——它可能會揭露宇宙最早時代的秘密,甚至會把我們所不知道的看不見的暗物質聯繫起來。
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  • 反物質、暗物質、暗能量之間是什麼關係?來帶你重新認識這三者
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