宇宙在反物质消失时是什么样的？ _小知识

在138亿年前的宇宙最初阶段，工作发生得很快。在宇宙年夜爆炸之后的前25微秒内，已经发生了很多不成思议的事务。宇宙缔造了所有的粒子和反粒子，包罗已知的和未知的，而且达到了最高温度。经由过程一个今朝物理学家还未确定的过程，宇宙制造出了跨越反物质的物质：仅仅多出了十亿分之一。正因为这种不平衡性，导致电弱对称性破缺，使得希格斯玻色子可以或许给宇宙供给质量。那些重的、不不变的粒子衰变了，夸克和胶子连系在一路形当作了质子和中子。
但在演化为现在我们所熟悉到的宇宙之前，宇宙中必定还发生了一系列其他事务。第一个，一旦质子和中子发生之后，最后的反物质（那时仍然很是丰硕）将会被除去。

文章插图

只要有足够的能量，就可以在宇宙中制造出反物质。按照爱因斯坦的闻名质能方程：E=mc^2 ，质量和能量是等价的，具体可以总结为以下两点：
（1）可以从纯物质（或反物质）中缔造能量，经由过程削减物质的质量来把质量（m）转化为能量（E），例如，经由过程把等量的物质与反物质彼此湮灭。
（2）反过来，也可以从纯能量中缔造出新的物质，只要它能制造出等量的粒子和反粒子对。
只要有足够的能量让缔造顺遂进行，这些湮灭-缔造的过程在早期宇宙中就能连结均衡。

文章插图

在最早期阶段，最重的粒子-反粒子对最先湮灭消逝。缔造出最重的粒子和反粒子需要耗损最多的能量，所以当宇宙冷却时，彼此感化的能量量子就会越来越不成能自觉地制造出新的粒子/反粒子对。
跟着时候的推移，希格斯粒子给宇宙带来了质量，能量太低的工具无法缔造出顶夸克或者W和Z玻色子。简而言之，宇宙不克不及再缔造出底夸克、τ轻子、粲夸克、奇夸克，或者甚至是μ介子。年夜约在统一时候，夸克和胶子连系当作中子和质子，而反夸克连系在一路形当作反中子和反质子。

文章插图

到此，宇宙中可用的能量变得过低，无法制造出新的质子/反质子或者中子/反中子。是以，所有的反物质城市跟着它所接触到的物质而湮灭。但因为每14亿个质子/反质子对年夜约有1个质子（或中子），成果就剩下了少量的质子和中子。
但所有的正反物质湮灭都发生了光子，这是最纯粹的原始能量形式。光子-光子的彼此感化在这个布满能量的早期阶段仍然很壮大，它们可以自觉地发生中微子-反中微子对、电子-正电子对。即使宇宙制造出了质子和中子之后，所有的反质子和反中子都消逝了，但宇宙中仍然布满了反物质。

文章插图

需要注重的是，即使是在这个相对较晚的阶段，仍然有多炽热致密的工具。到此，自宇宙年夜爆炸以来，宇宙只过了几分之一秒的时候，那时的宇宙处处都是粒子，其密度要高于此刻的太阳中间。最主要的是，有年夜量的彼此感化不竭发生，这能把一种类型的粒子转化为另一种。
今天，只有一种环境会自觉发生弱彼此感化：放射性衰变。诸如自由中子或重原子核等较高质量的粒子会释放出质量较低的粒子，同时会释放出一些能量，这个过程与爱因斯坦的质能方程计较成果是一致的。