Why is there more matter than antimatter?

发布时间：2023-05-08 09:34:12 所属栏目：外闻来源：

导读：为什么正物质多于反物质？Why is there more matter than antimatter?

所谓的反物质就是由普通物质粒子所对应的反粒子所组成的物质。普通物质粒子所对应的反粒子是指那些和正粒子（比原子小的普通粒子，如电子、质

为什么正物质多于反物质？Why is there more matter than antimatter?

所谓的反物质就是由普通物质粒子所对应的反粒子所组成的物质。普通物质粒子所对应的反粒子是指那些和正粒子（比原子小的普通粒子，如电子、质子、中子、介子、中微子等粒子，可统一称为正粒子）质量相同但电荷相反的粒子。由于不可分割，反粒子的电荷变成了反号所以实际上反粒子的磁矩也就和正相关的粒子出现了相反。

比如电子的反粒子就是正电子，正电子质量和电子相同，但电荷相反，但与电子相同数量的相反的正电荷。质子的反粒子为反质子，带负电。而中子由于不带电，但其具有自旋或磁矩，所以反中子的自旋或磁矩与普通中子相反。而中微子也不带电，所以中微子的反粒子即反中微子也是自旋与普通中微子相反，但中微子自旋等于1/2，所以标准中微子的反粒子能量即反中微子的基本自旋就是电中微子的-1/2。

正粒子与反粒子相遇，会发生湮灭反应，即粒子和反粒子都会湮灭而放出能量。最典型的湮灭反应就是电子和正电子碰撞发生湮灭，释放出频率很高的伽玛光子。电子和正电子由于电荷相反会互相吸引，如果相对绕行的动能无法克服相互电荷引力而发生碰撞，在碰撞的一刹那会放出伽玛光子。粒子和反粒子发生碰撞的能量大小，可以利用爱因斯坦质能关系算出，也就是粒子和其反粒子在发生碰撞的时候其质量全部都变成了能量这种奇妙的东西。

对人类而言，反物质粒子的发现让人类充满迷惑，为什么这个世界上反粒子这么少？按照对称的思想，为什么这个世界不是由反粒子组成的，比如为什么原子不是由带负电的核子和核外带正电的正电子组成的，而是由一般的带正电的核和带负电的电子所形成的原子组成，这个世界为什么要偏好正粒子？也就是说为什么我们生活的世界存在物质和反物质的这种不对称？

反过来，为什么我们这个世界非要存在对称？因为对称预示着守恒和规律，预示着这个世界是有规律可循的。这个世界有一个重要的守恒就是能量守恒，如果我们承认现在的世界来源于宇宙大爆炸的能量奇点，那爆炸产生的物质和反物质的量应该完全相等，因为物质和反物质湮灭会放出能量，而宇宙大爆炸是湮灭的反过程，即能量奇点产生物质，那必然应该产生等量的物质和反物质。但目前看这个世界显然不对称，所以反物质这么稀少的原因到底是什么？

显然人类对这三类对称的认识经历了漫长的过程。首先是时间反演对称，显然时间是单向的，是不对称的，所以物理规律不满足单独的时间对称性；其次是P对称，也就是我们开始认为任何一个过程都应该满足P对称，也就是在镜子中某一个过程和我们这个世界的过程应该完全一样，不可区分。但后来1956年发现宇称P不守恒，杨振宁和李政道因此也获得了1957年诺贝尔物理学奖。最后就是电荷C不对称，也就是本文提出的物质和反物质的不对称关系。

（编辑：汽车网）

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