宇宙在反物質消失時是什么樣的?

在138億年前的宇宙最初階段 , 工作發生得很快 。 在宇宙年夜爆炸之后的前25微秒內 , 已經發生了很多不成思議的事務 。 宇宙締造了所有的粒子和反粒子 , 包羅已知的和未知的 , 而且達到了最高溫度 。 經由過程一個今朝物理學家還未確定的過程 , 宇宙制造出了跨越反物質的物質:僅僅多出了十億分之一 。 正因為這種不平衡性 , 導致電弱對稱性破缺 , 使得希格斯玻色子可以或許給宇宙供給質量 。 那些重的、不不變的粒子衰變了 , 夸克和膠子連系在一路形當作了質子和中子 。
但在演化為現在我們所熟悉到的宇宙之前 , 宇宙中必定還發生了一系列其他事務 。 第一個 , 一旦質子和中子發生之后 , 最后的反物質(那時仍然很是豐碩)將會被除去 。

宇宙在反物質消失時是什么樣的?



只要有足夠的能量 , 就可以在宇宙中制造出反物質 。 按照愛因斯坦的聞名質能方程:E=mc^2 , 質量和能量是等價的 , 具體可以總結為以下兩點:
(1)可以從純物質(或反物質)中締造能量 , 經由過程削減物質的質量來把質量(m)轉化為能量(E) , 例如 , 經由過程把等量的物質與反物質彼此湮滅 。
(2)反過來 , 也可以從純能量中締造出新的物質 , 只要它能制造出等量的粒子和反粒子對 。
只要有足夠的能量讓締造順遂進行 , 這些湮滅-締造的過程在早期宇宙中就能連結均衡 。
宇宙在反物質消失時是什么樣的?



在最早期階段 , 最重的粒子-反粒子對最先湮滅消逝 。 締造出最重的粒子和反粒子需要耗損最多的能量 , 所以當宇宙冷卻時 , 彼此感化的能量量子就會越來越不成能自覺地制造出新的粒子/反粒子對 。
跟著時候的推移 , 希格斯粒子給宇宙帶來了質量 , 能量太低的工具無法締造出頂夸克或者W和Z玻色子 。 簡而言之 , 宇宙不克不及再締造出底夸克、τ輕子、粲夸克、奇夸克 , 或者甚至是μ介子 。 年夜約在統一時候 , 夸克和膠子連系當作中子和質子 , 而反夸克連系在一路形當作反中子和反質子 。
宇宙在反物質消失時是什么樣的?



到此 , 宇宙中可用的能量變得過低 , 無法制造出新的質子/反質子或者中子/反中子 。 是以 , 所有的反物質城市跟著它所接觸到的物質而湮滅 。 但因為每14億個質子/反質子對年夜約有1個質子(或中子) , 成果就剩下了少量的質子和中子 。
但所有的正反物質湮滅都發生了光子 , 這是最純粹的原始能量形式 。 光子-光子的彼此感化在這個布滿能量的早期階段仍然很壯大 , 它們可以自覺地發生中微子-反中微子對、電子-正電子對 。 即使宇宙制造出了質子和中子之后 , 所有的反質子和反中子都消逝了 , 但宇宙中仍然布滿了反物質 。
宇宙在反物質消失時是什么樣的?



需要注重的是 , 即使是在這個相對較晚的階段 , 仍然有多熾熱致密的工具 。 到此 , 自宇宙年夜爆炸以來 , 宇宙只過了幾分之一秒的時候 , 那時的宇宙處處都是粒子 , 其密度要高于此刻的太陽中間 。 最主要的是 , 有年夜量的彼此感化不竭發生 , 這能把一種類型的粒子轉化為另一種 。
今天 , 只有一種環境會自覺發生弱彼此感化:放射性衰變 。 諸如自由中子或重原子核等較高質量的粒子會釋放出質量較低的粒子 , 同時會釋放出一些能量 , 這個過程與愛因斯坦的質能方程計較成果是一致的 。

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