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宇宙在反物质消失时是什么样的,如果弱作用重粒子确实存在

发布时间:2018-10-24 12:28:58| 点击:

编辑: 绍兴青年团

导读:宇宙(869)暗物质(117)暗能量(107)弱作用重粒子(2)

暗物质既不发光;也不发射电磁辐射;因此很难发现它存在的直接证据,科学家通过泛星计划巡天望远镜(PS1)将能更好地了解暗物质和暗能量之谜。暗能量被认为组成 了宇宙的很大一部分质量。但是至今仍未证实它是否存在

弱作用重粒子是用来说明有关“暗物质”的当前最流行的理论的主体!它们之所以被称作暗物质,是因为它们被认为会与正常物质发生反应,不过这种情况非常罕见;超导温度计探测低温稀有事件利用钨酸钙晶体降温到接近绝对零度,据说该实验发现了67例粒子相互作用的例子。它们很有可能是弱作用重粒子;这项实验的一位发言人说!“如果这种粒子确实存在。它们应该以光晕的形式存在于我们的星系里;组成银河的大部分质量.”

但在演化为如今我们所认识到的宇宙之前;宇宙中肯定还发生了一系列其他事件;第一个。一旦质子和中子产生之后;最后的反物质(当时仍然非常丰富)将会被除去.

宇宙在反物质消失时是什么样的

(2)反过来。也可以从纯能量中创造出新的物质;只要它能制造出等量的粒子和反粒子对;

只要有足够的能量让创造顺利进行,这些湮灭-创造的过程在早期宇宙中就能保持平衡;

在最早期阶段;最重的粒子-反粒子对最先湮灭消失;创造出最重的粒子和反粒子需要消耗最多的能量,所以当宇宙冷却时。相互作用的能量量子就会越来越不可能自发地制造出新的粒子/反粒子对。

随着时间的推移,希格斯粒子给宇宙带来了质量。能量太低的东西无法创造出顶夸克或者W和Z玻色子。简而言之;宇宙不能再创造出底夸克,τ轻子!粲夸克!奇夸克;或者甚至是μ介子,大约在同一时间;夸克和胶子结合成中子和质子;而反夸克结合在一起形成反中子和反质子。

到此,宇宙中可用的能量变得过低!无法制造出新的质子/反质子或者中子/反中子。因此.所有的反物质都会随着它所接触到的物质而湮灭,但由于每14亿个质子/反质子对大约有1个质子(或中子),结果就剩下了少量的质子和中子。

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但所有的正反物质湮灭都产生了光子.这是最纯粹的原始能量形式.光子-光子的相互作用在这个充满能量的早期阶段仍然很强大。它们可以自发地产生中微子-反中微子对.电子-正电子对,即使宇宙制造出了质子和中子之后.所有的反质子和反中子都消失了.但宇宙中仍然充满了反物质。

需要注意的是!即使是在这个相对较晚的阶段!仍然有多炽热致密的东西,到此。自宇宙大爆炸以来.宇宙只过了几分之一秒的时间。那时的宇宙到处都是粒子.其密度要高于现在的太阳中心;最重要的是;有大量的相互作用不断发生!这能把一种类型的粒子转化为另一种.

在上述方程中;p为质子;n为中子,e-为电子。e 为正电子(反电子);νe为电子中微子。νe上方加一横的字母表示反电子中微子;

只要温度和密度足够高;所有这些反应都是自发的。并且具有相同的速率!弱相互作用仍然很重要;有足够的物质和反物质经常发生反应;有足够的能量从较低质量的质子中创造出更高质量的中子,

要知道,尽管质子和中子的质量几乎相同;但中子的质量略高;比质子重0.14%,这意味着!当宇宙的平均能量(E)低于质子和中子之间的质量差(Δm)时;把中子转化为质子比质子转化为中子更容易,

这些相互转化的发生需要中微子在一定频率下与质子和中子相互作用,只要宇宙足够热.密度足够大就行。当宇宙变得足够冷和稀疏之时;中微子(和反中微子)不再相互作用;这意味着这些中微子和反中微子不再会与宇宙中的其他东西互相作用,它们现在应该仍然存在;其温度约为1.95开氏度(零下271.20摄氏度).这就是理论预言中的宇宙中微子背景辐射!

这意味着剩余光子背景(即现如今的宇宙微波背景)的温度应该精确地(11/4)比中微子背景的温度高了40%;所以宇宙微波背景的温度是2.73开氏度,而不是1.95开氏度.这正是目前的观测结果;与宇宙大爆炸理论的预言完美符合,

由于弱相互作用起重要作用的时间十分短暂,所以反物质仍然存在。并且宇宙中的质子和中子比例不再是50/50!而是演变为72/28,质子数量要多于中子数量;由于中微子和反中微子与宇宙中的所有其他粒子完全退耦!所以它们之后会在空间中自由穿行.它们的质量趋于零;速度趋于光速。与此同时。反电子都消失了!所以大部分的电子也消失了;

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