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「暗物质」反物质、暗物质、暗能量之间是什么关系？来带你重新认识这三者


「暗物质」反物质、暗物质、暗能量之间是什么关系？来带你重新认识这三者
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「暗物质」反物质、暗物质、暗能量之间是什么关系？来带你重新认识这三者
反物质、暗物质、暗能量 ， 这三个玩意儿的名字差不多 ， 看着都有点古怪 ， 在电影里一看就是反派的样子 。 但其实它们在物理学上都是极其重要的角色 ， 但它们之间没有任何逻辑关系 。
反物质反物质最早来自于狄拉克的一个预言 ， 我在前些天的文章中有讲过那段历史 ， 这里就不重复了 ， 有兴趣的同学可以看我4月23日关于反物质和暗物质的文章 。
我们现在所知道的反物质是一种与普通物质各项特性都相反的物质 ， 基本定义就是能相反的特性都相反 ， 我们最熟悉最容易理解的就是电荷相反了 。 那么反物质在我们的宇宙大片中有什么重要性？答案就是它在我们的宇宙大片里活不过三秒 ， 但假如它活下来了 ， 那可能就没有我们的主角普通物质什么事了 。
在宇宙诞生初期 ， 与物质同时产生的有大量的各种特性都相反的反物质 ， 但由于某种原因 ， 普通物质比反物质多产生了一点点 ， 大约10亿分之1 ， 结果在随后的大湮灭中 ， 所有的反物质都跟普通物质湮灭掉了 ， 而留下了那多出的一点点的普通物质 ， 最终形成了我们现在看到的宇宙万物……
那么问题来了 ， 反物质既然在不到三秒就挂了 ， 那现在的现在的反物质是哪来的？现在反物质其实遍布各种角落 ， 担当一些不怎么重要的角色 ， 我们俗称跑龙套 。 反物质最重要的龙套大概就是太阳内部核聚变的过程中的两个氢原子核在质子-质子反应中 ， 结合成为一个氢同位素——氘核 ， 并放出一个正电子和一个中微子 ， 其中的正电子就是我们说的反物质 ， 电子的反物质反电子 。 剩下的氘核含有一个质子和一个中子 ， 也就是说有一个质子在反应中变成了一个中子 。
这样的反物质每时每刻都在同样内部大量产生 ， 我们感受到的太阳光就有一部分是由它们湮灭所产生的 。 等等 ， 说有一部分好像不太对 ， 应该是有它们的贡献 。
除了太阳内部所产生的反物质 ， 其实我们日常生活中也经常有反物质产生 ， 比如香蕉里有一种微量元素——钾-40 ， 它会自发β+衰变放出一个正电子 ， 减少一个质子（变成中子）变成一个氩-40原子 。 虽然这过程能释放出“大量”能量 ， 但毕竟这些元素过于微量了 ， 我们是完全感觉不到的 ， 这就是龙套该有的样子……
暗物质跟反物质不同 ， 暗物质不具有我们了解的一些物理特性 ， 比如它没有电荷 ， 不会结团 ， 不能吸收和反射电磁波 ， 也就是说它看不见……它相当于就是一个隐身人 。 那要它何用？还别说 ， 没它的话 ， 故事还真不知要怎么编……
早在上世纪30年代末 ， 科学家在观测某些星系团内星系的相互运动时就发现 ， 星系团的可见物质无法提供足够的引力维持星系间的相互运动 ， 后来对于一些星系引力透镜的天文观测也发现同样的问题 ， 就是根据可见的发光物质推算的星系质量无法提供足够的引力产生这些引力透镜效果 。


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