發信人: Amexity@kkcity.com.tw (豆腐渣曼) 日期: 20 Jun 2000 18:47:51 GMT 標題: 【科普】反物質 九 信群: tw.bbs.sci.astronomy 看板: TWBBS/astronomy/A0SKVF2N 來源: <3b6HHd$_Ow@www.kkcity.com.tw>:8988, www.kkcity.com.tw 組織: KKCITY 九、最初三分鐘 　　讓我們先來復習一下，反粒子的路徑、以及費曼建構的反粒子理論。我 以圖象來作個整理。 　 　時↑　　　粒子與反粒子成對消失　　　　　　　　　　　如圖，設定某粒子 　間｜　　　　　　　　　　　　　　　　／　　　　　　　在時間ａ時轉向過 　　｜　　　　　　 光　　 　　　　　／　　　　　　　　去；回溯到時間ｂ 　　｜　　　　　　 ∵ 　　　　　　／　　　　　　　　　時再恢復成正向時 　 a├────────────────────　　　　間。 　　｜　　　　　　／＼↘　　　↗　　　　　　 　　｜　　　↗○↗ ●＼○　／○　　　　　　　　　　　我們在時間ａ時可 　　｜　　　　／　　　↖↘／↗　　　　　　　　　　　　以看到粒子與反粒 　 b├────────────────────　　　　子對撞產生光。 　　｜　　／　　　　　　 ∴　粒子與反粒子成對產生　 　　｜ ／　　　　　　　 光　　　　　　　　　　　　　 而在時間ｂ時能看 　　｜／　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　到粒子與反粒子成 　　└───────────────────→　空間　對產生。 　　 　　為什麼會這樣呢？因為在上一節我提到：回溯時間的粒子就是反粒子。 當一個正粒子在ａ時間時突然回溯到ｂ時間，難道是它突然變成反粒子嗎？ 因為不可能，是以我們可以推測，在時間ａ點一定有什麼事發生了。到底是 什麼事呢？ 　　再來看ｂ點；圖中的粒子，到了ｂ點時又突然回復成正向的時間，好像 一切都沒有發生一樣，繼續朝著它該走的路徑遠離。現在我們知道，在時間 ａ到ｂ點時出現了一個反粒子；若將時間倒過來推測，這個反粒子是在ｂ時 出生，在ａ時消失。在ｂ時間時發生了什麼事呢？ 　　在粒子實驗室中，我們觀察到一個現象：粒子與反粒子相遇時，會放出 光子而湮沒。不但如此，當實驗家仔細研究宇宙射線的照片時，他們發現， 一個高能量的光子，能同時產生一對粒子，它們是一個粒子和一個反粒子。 　　我們將這個資訊代入我們的圖象裡，我們可以發現：起初有個粒子ｔ， 循著它自身的路徑，走過ｂ，快到ａ。而在ｂ時間時，一個光子產生了一個 粒子ｒ和一個反粒子ｓ。反粒子ｓ循著與粒子相反的路徑行走，結果在ａ時 間時與粒子ｔ對撞，變成光子；而粒子ｒ則繼續它的路徑，由初生點ｂ、再 經過時間點ａ，不斷遠離。 　　 　　這時就會發生庖立不相容的疑慮，因為很顯然地，在時間ｂ到ａ時，出 現了兩個相同狀態的粒子ｒ和ｔ。但是費曼也解釋了：「因為先前計算的時 候好像在兩個粒子，事實上是一個粒子在時間上來來回回而已。」（請參見 反物質六。） 　　好啦！先復習到這裡，相信這個解釋會比較清楚。 　　（因為下官再仔細看了看反物質六時，發現還是寫得稍模糊了點，這次 　　　加上圖象說明，可能比較好懂。^^） 　　 　　現在我們可以開始講本節的主題：「最初三分鐘」。 　　大家知道我們的宇宙，最初是怎麼誕生的嗎？讓我先饒舌一下。 １﹒宇宙誕生 　　　　科學家認為宇宙是由「無」中誕生。依照量子論，「無」的狀態中 　　仍然有擾動狀態，宇宙是由「無」的擾動中誕生。 　　 ２﹒虛數時間的宇宙 　　　　宇宙從「無」中誕生時是在虛數時間中，剛誕生的宇宙大小雖然不 　　是很明確，但推測是十的負三十次方的大小。 ３﹒暴漲 　　　　宇宙於誕生後，在極短的時間內以十的數十乘倍率急劇膨脹。 ４﹒大霹靂 　　　　經過暴漲之後，宇宙成為充滿物質和能量的超高溫、超高密度的大 　　霹靂宇宙。 ５﹒宇宙的放晴 　　　　宇宙誕生大約三十萬年後，溫度降到三千度ｋ，原子核開始與電子 　　結合形成原子，從此一直被電子攪亂的光始得以直行前進，這就是宇宙 　　的放晴。 ６﹒天體的誕生 　　　　由於宇宙中的物質密度不均勻，密度較高的部分因重力而收縮。宇 　　宙誕生後大約十億年之間就出現了原始星球和似星體等天體。 ７﹒銀河系的誕生 　　　　我們的銀河系大約在一百二十億年前誕生，是一個直徑大約十萬光 　　年的巨型旋渦星系。 ８﹒太陽系的誕生 　　　　距今大約四十六億年前，我們的太陽系誕生。地球上的生物是大約 　　於四十億年前出現。 ９﹒現在的宇宙 　　　　天文學家推測宇宙年齡大概是一百數十億年，但尚無法確定。宇宙 　　中存在著一千億個以上的星系，我們的太陽則是組成銀河系內大約二千 　　億顆恆星之一。　 　　在大霹靂宇宙的時期，宇宙中所有物質都分解成結構粒子，形成超高溫 、超高密度的粒子濃湯。這時光子成對地產生，粒子也成對地產生（一對粒 子是一個粒子和一個反粒子）。 　　這時大家大概會想，如果粒子與反粒子相遇就「湮沒」，那一對一對地 不就全數毀滅？那又怎會有今日的宇宙呢？ 　　有段時間，科學家只能推測：不知怎地，正粒子比反粒子來得多，所以 今日我們的宇宙才會是個有「物質」的宇宙。可是，這個說法有點牽強，也 無法證明。後來，致力於大一統理論（自然界有四種力，分別是電磁力、強 作用力、弱作用力、重力；科學家們正在致力於一個新理論，此種理論能完 整解釋這四種力的作用。這個新理論，便稱作大一統理論。）的粒子學家， 發現了一個新粒子，此種被稱作ｘ粒子的新成員，解決了這個難題。 　　ｘ粒子是在宇宙大霹靂時期所存在的一種特殊粒子，雖然它的衰變期很 短，很快就會衰變成夸克與電子，但是它卻擁有一種獨一無二的性質。 　　ｘ粒子可以將物質完美地轉變成反物質。大家可能會懷疑，它轉變成反 物質有啥用啊？要將反物質轉變成正物質才有用吧！但是大家不要忘了，粒 子是成對產生的，有ｘ粒子就有反ｘ粒子。反ｘ粒子的性質恰恰與ｘ粒子相 反，它能使反物質轉變為物質。 　　它的特殊功能還沒完呢！ｘ粒子與反ｘ粒子的衰變速率並不相等，所以 它們的出現，使得原本粒子與反粒子恰恰好的情況很快地轉變成粒子多、反 粒子少的失衡狀態。 　　所以才演變成今日的「物質」宇宙。 　　 -- Amexity 阿曼瑟提少尉 軍籍號碼A2103 -- ※ 發信站:海鷲俱樂部 -- ┌─────◆ＫＫＣＩＴＹ◆─────┐┐┌┐┐┌┐┌─┐┌┬┐┌┬┐┐ ┌ │ bbs.kkcity.com.tw │├┘┐├┘┐│ │ │ └┬┘ └──《From:140.119.212.123 》──┘┘ ┘┘ ┘└─┘└┴┘ ┴ ┴ .