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粒子湮灭是因为什么,正负电子对撞后会湮灭

来源:整理 时间:2022-05-28 11:51:17 编辑:科技知识 手机版

(然而,实际上,这些正负粒子并不都是留下来的。事实上,他们中的大多数都加入了“歼灭战”大军。每十亿对正负电子湮灭,最终会留下一个电子。至于原因,科学家们还不能给出令人信服的理论解释。(当然,他们后来每十亿对就相互湮灭,留下一个正物质粒子。

正负电子对撞后会湮灭,那光子对撞后会发生什么

我们日常生活中,基本不可能接触到反物质粒子。但是很多人在中学的物理课本里,都会学到正电子和电子对撞会发生湮灭,产生能量,释放出来,这个过程中,这对正负电子的静止质量都等价于能量,以能量的形式释放出来了。那么问题来了,如果是一对光子对撞那结果会是什么样子的呢?光子的碰撞我们都知道,电子的反粒子是正电子,

实际上,光子也有反粒子,就是它本身。所以,理论上光子也是可以相互湮灭的,只不过,这里比较复杂的是,光子是不是会发生相互湮灭和光子自身的能量有关,如果是低能的光子,那发生湮灭的概率非常非常低,而高能的光子发生碰撞就可以湮灭,产生其他粒子。可能这么说,你还是不太能够明白,所以,我们来举两个例子。宇宙大爆炸按照我们如今的理论,我们知道宇宙起源于一次大爆炸,

在这次大爆炸之后,宇宙开始剧烈的膨胀,同时从非常高的温度开始逐渐下降。早期的宇宙主要就是所谓的“纯能量”状态,其中充满了各种高能的光子,要知道,我们现在所在的宇宙充满了各种“粒子”,比如:原子、电子、质子、中子,这些早期其实都没有。那它们到底是咋来的呢?实际上,它们大部分是是“碰撞”出来的,我们以电子为例,我们都知道电子所定义的质量,通过质能方程E=mc^2,我们可以计算出这个质量所对应的“静止能量”。

如果一对光子的能量要大于电子所对应的静止能量,它们碰撞湮灭后,就会产生一对正负电子,多余的能量会转化电子动能,那什么环境下的光子才具有这样的“静止能量”呢?答案是温度到60亿度左右,这个温度也被称为阈值温度。也就是说,如果环境温度达到了60亿度以上,在这个温度下的高能光子膨胀湮灭,就有可能产生一对正负电子,

(不过,这些正反粒子其实并没有都留下来,事实上,大多数又加入到了“湮灭”大军中,每10亿对的正负电子湮灭,最终会留下一个电子,至于是什么原因,目前科学家还无法给出令人信服的理论解释。)不仅仅是电子,μ介子,π介子,质子和中子等粒子都是这么碰撞出来的,唯一不同的其实是它们所对应的阈值温度不同。(当然,它们后来也发生了每10亿对相互湮灭,留下一个正物质粒子的情况,

)而宇宙早期一开始要远远高于这些温度,因此,宇宙早期其实就在不停地创造这些粒子。因此,光子的碰撞其实在宇宙早期就已经发生过了,我们现在见不到,很大原因就是没有高能的光子,光子碰撞实验除了宇宙大爆炸之后,光子的碰撞也是科学界未来的趋势,各国都在研究这方面的技术以及实验。比较常见的正负电子对撞机实际上是可以改造成光子对撞机的,

正负电子对撞机可以把电子加速到特别高的能量,然后冲着这个电子发射一束激光,让它们迎面对撞,这就可以得到能量很高的光子数。如果让两束类似的光能光子束进行膨胀,那就有可能产生电子、介子、各种玻色子,比如:希格斯玻色子,W玻色子,Z玻色子,不过,目前还在理论应用到实际的阶段,这当中还有很多技术环节是需要完善的。

其实研究之前闹得沸沸扬扬的上帝粒子“希格斯玻色子”的相关性质会更方便。因此,利用光子碰撞进行研究是未来的一个趋势。一些拥有加速器的国家或组织正在思考如何改变现有的加速器,使其能够实现高能光子的碰撞实验。我相信在不久的将来,科学家很可能能够在实验室里制造出电子这样的粒子,

文章TAG:粒子湮灭是因为什么湮灭对撞正负电子后会粒子

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