时间简史_第12章 基本粒子和自然的力(2) 首页

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初期宇宙必定是不从命T对称的:跟着时候进步,宇宙收缩――如果它今后发展,则宇宙收缩。并且,因为存在着不从命T对称的力,是以当宇宙收缩时,相对于将电子变成反夸克,这些力将更多的反电子变成夸克。然后,跟着宇宙收缩并冷却下来,反夸克就和夸克泯没,但因为已有的夸克比反夸克多,少量多余的夸克就留下来。恰是它们构成我们明天看到的物质,由这些物质构成了我们本身。

但是,1964年,还是两个美国人――J・W・克罗宁和瓦尔・费兹――发明,在某种称为K介子的衰变中,乃至连CP对称也不从命。1980年,克罗宁和费兹终究因为他们的研讨而获得诺贝尔奖。(很多奖是因为显现宇宙不像我们曾经想像的那么简朴而授予的!)有一个数学定理说,任何从命量子力学和相对论的实际必须从命CPT结合对称。换言之,如果同时用反粒子来置换粒子,取镜像另偶然候反演,则宇宙的行动必须是一样的。但是,克罗宁和费兹指出,如果仅仅用反粒子来代替粒子,并且采取镜像,但不反演时候方向,则宇宙的行动不不异。以是,如果人们反演时候方向,物理学定律必须窜改――它们不从命T对称。

但是,电磁力在原子和分子的小标准下起首要感化。在带负电的电子和带正电的核中的质子之间的电磁力使得电子环绕着原子的核公转,正如同引力使得地球环绕着太阳公转一样。人们将电磁吸引力描画成是因为互换大量称作光子的无质量的自旋为1的虚粒子引发的。反复一下,这里互换的光子是虚粒子。但是,电子从一个答应轨道窜改到另一个离核更近的答应轨道时,开释能量并且发射出实光子――如果其波长恰当,则作为可见光可被肉眼察看到,或可用诸如拍照底版的光子探测器察看到。一样,如果一个光子和原子相碰撞,可将电子从离核较近的答应轨道挪动到较远的轨道。如许光子的能量被耗损掉,它也就被接收了。

此中最风趣的预言是,构成凡是物质的大部分质量的质子能够自发衰变成诸如反电子之类更轻的粒子。之以是能够,其启事在于,在大同一能量下,夸克和反电子之间没有本质的分歧。在普通环境下一个质子中的三个夸克没有充足能量窜改成反电子,因为不肯定性道理意味着质子中夸克的能量不成能严格稳定,此中一个夸克会非常偶尔地获得充足能量停止这类窜改。如许质子就要衰变。夸克要获得充足能量的概率是如此之低,起码要等候100万亿亿亿年(1前面跟30个O)才气有1次。这比宇宙从大爆炸以来的春秋(约莫100亿年――1前面跟10个0)要长很多了。是以,人们会以为不成能在尝试上检测到质子自发衰变的能够性。但是,人们能够察看包含极大数量质子的大量物质,以增加检测衰变的机遇。(比方,如果察看的工具含有1前面跟31个0个质子,遵循最简朴的GUT,能够预感在1年内应能看到多于一次的质子衰变)。

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