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物质能量可互相转化,这个说法并不完备

发布日期:
2017-07-31
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    你肯定听说过爱因斯坦著名的质能方程E=mc^2,它告诉我们物质可以转化成能量,能量也可以转化成物质。这无疑是正确的,广岛和长崎的两颗原子弹已经用鲜血和死亡向我们揭示了这个方程隐藏的秘密。但这个说法并不完备,事实上能量不仅可以转化成物质,还可以转化成反物质。

    反物质和物质相遇会发生湮灭,完全转化成能量,这是宇宙中最暴力的事件,没有之一。138亿年前宇宙大爆炸不幸或者说有幸发生时,据信产生了差不多同等数量的物质和反物质粒子,当然其中有一小点差别,大爆炸每产生100亿颗反物质粒子,就会产生100亿再多1颗的物质粒子,就是多出来的1/100亿,形成了我们今天浩瀚复杂的整个宇宙物质世界。我们身上的每一颗质子,都来自这幸运的不曾被湮灭的100亿分之一。

    那么大爆炸为什么会产生这细微差别的物质反物质粒子,而不是同等数量呢,没有人能回答这样一个不可思议的奇怪问题。但周五开始建设的深层地下中微子实验(DUNE),或许将揭开这个已隐藏在宇宙中长达一百多亿年的秘密。

    此前的研究已表明,控制中微子行为的弱力在我们的宇宙或者其镜像中对待物质和反物质是有区别的,弱力或许是我们揭开物质反物质起源奥秘的关键。1956年,科学家们用中微子证明了,在我们这个宇宙中支配它们的行为在镜像宇宙中是被禁止的,在那里左和右,上和下互相交换。但最终的发现却表明,支配我们这个宇宙的物理定律在镜像宇宙中同样控制着反物质,这需要重新改写教科书。上世纪60年代以来,科学家们陆续进行了一系列实验,表明中微子可以通过中微子振荡互相转变成不同的中微子。

    科学家们将从1300公里外的费米国家加速器实验室,射出一束中微子,穿过地下到达DUNE,在两地分别对中微子进行测量,研究中微子和反中微子的振荡方式,了解它们的转换情况,或许有助于我们揭开宇宙中反物质的消失之谜。

    此外,爱因斯坦穷其一生都在追寻一个统一宇宙四种基本力的万有理论,不幸这最终成为让他后半生碌碌无为的噩梦。万有理论预言,宇宙中的质子最终都是不稳定的,它们也有一定的寿命,也会衰变,只是这个“一定”太过长久,至少是10^34年,远远超过宇宙目前138亿年的年龄。DUNE检测器对质子衰变的敏感性预计要比目前其它的试验要好得多,如果质子真的会衰变,DUNE可能更容易探测到,这将导致不可思议的理论物理的巨大飞跃。

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