反物质为何存在？为何宇宙大爆炸之后消失？

UFO爱好者

　　反物质在宇宙大爆炸之后产生，然后就消失了，这到底是为什么，一直是一个未解之谜，所以现在各国的科学家都比较重视对于反物质的各种研究。

       


        　　欧洲该项目的研究负责人表示，他们已经测量到反氢原子在频率经过的反应。到目前为止，反原子跟普通的原子的反应都是一样的，没有任何区别，这说明这些完全都符合标准模型理论。

        　　至于未来，该负责人表示他们还将进一步对各种的反物质进行不同的研究，力求找到更加确切的物质与反物质完全相同的证据。

        　　在计算机模拟中，我们的银河系周围分布着比实际能够观测到的多许多的子结构。这些子结构或大或小，大的好像麦哲伦星云，而小的，可能甚至都无法用先进的望远镜看到。我们可以使用光学望远镜看到的子结构，都必然有着大量恒星与气体，但有的子结构可能大部分都是由暗物质构成，光学望远镜对此无能为力。然而这并不意味着我们就无法探知它们。

       


        　　根据最流行的被称为WIMP的暗物质模型，暗物质粒子也有正粒子和反粒子，当正反粒子互相湮灭的时候，便有可能释放出一些高能的伽马射线。如果我们有灵敏的伽马射线望远镜，那么就有可能看到这些子结构，并且进一步可以明确暗物质的性质。

        　　幸运的是，费米空间望远镜给了我们这样的机会。发射于2008年的费米空间望远镜瞄准的正是我们一直知之甚少的伽马射线波段。伽马射线的能量极高，穿透能力很强，而且对于人体有很大的伤害，我们对于宇宙当中伽马射线的来源仍然了解很少，观测也相当困难，费米空间望远镜就显得及其重要了。

       


        　　它对于伽马射线的能量分辨能力和来源的方向分辨能力即便放到今天八年以后来看，也是相当先进。去年年底，我国发射的暗物质粒子探测卫星悟空号在指标上就和费米空间望远镜相当。但是毕竟费米空间望远镜已经积累了八年的数据，因此想要迎头赶上还需要很长时间。

        　　一、对称性

        　　在微观世界里，基本粒子有三个基本的对称方式：一个是粒子和反粒子互相对称，即对于粒子和反粒子，定律是相同的，这被称为电荷(C)对称;一个是空间反射对称，即同一种粒子之间互为镜像，它们的运动规律是相同的，这叫宇称(P);一个是时间反演对称，即如果我们颠倒粒子的运动方向，粒子的运动是相同的，这被称为时间(T)对称。

        　　这就是说，如果用反粒子代替粒子、把左换成右，以及颠倒时间的流向，那么变换后的物理过程仍遵循同样的物理定律。

       


        　　二、对称性的破坏

        　　杨振宁(Chen-Ning Franklin Yang)教授1951年与李政道(Tsung-Dao Lee)教授合作，并于1956年共同提出“弱相互作用中宇称不守恒”定律。不久，科学家很快又发现，粒子和反粒子的行为并不是完全一样的!一些科学家进而提出，可能正是由于物理定律存在轻微的不对称，使粒子的电荷(C)不对称。

        　　日常生活中，时间之箭永远只有一个朝向。老人不能变年轻，打碎的花瓶无法复原，过去与未来的界限泾渭分明。但在物理学家眼中，时间却一直被视为是可逆转的。比如说一对光子碰撞产生一个电子和一个正电子，而正负电子相遇则同样产生一对光子，这个过程都符合基本物理学定律，在时间上是对称的。如果用摄像机拍下两个过程之一然后播放，观看者将不能判断录像带是在正向还是逆向播放。从这个意义上说，时间没有了方向。物理学上这种不辨过去与未来的特性被称为时间对称性。

        　　1998年年末，物理学家们却首次在微观世界中发现了违背时间对称性的事件。欧洲原子能研究中心的科研人员发现，正负K介子在转换过程中存在时间上的不对称性：反K介子转换为K介子的速率要比其逆转过程——即K介子转变为反K介子来得要快。

        　　至此，粒子世界的物理规律的对称性全部破碎了，世界从本质上被证明了是不完美的、有缺陷的。

        　　对称性的缺失，说明并不是具有相同数量的物质和反物质，就目前的状况来看，我们周围存在着由物质构成的东西，显然物质占有绝对的优势，而反物质只是偶然现象的结果，而且它只存在极短的时间。

       


        　　对称性反映不同物质形态在运动中的共性，而对称性的破坏才使得它们显示出各自的特性。如同建筑和图案一样，只有对称而没有它的破坏，看上去虽然很规则，但同时显得单调和呆板。只有基本上对称而又不完全对称才构成美的建筑和图案。大自然正是这样的建筑师。当大自然构造像DNA这样的大分子时，总是遵循复制的原则，将分子按照对称的螺旋结构联接在一起，而构成螺旋形结构的空间排列是全同的。但是在复制过程中，对精确对称性的细微的偏离就会在大分子单位的排列次序上产生新的可能性，从而使得那些更便于复制的样式更快地发展，形成了发育的过程。因此，对称性的破坏是事物不断发展进化，变得丰富多彩的原因。

        　　三、反物质就在我们身边

        　　2008年，美国利沃莫尔实验室(Livermore)在实验中，通过直接将激光照射到目标黄金上，使电子通过电离作用加速分裂;在这一过程中，电子与黄金的原子核相互作用，以催化剂的身份实现正电子的生成。激光在时间和空间上集中能量，从而在实验室条件下非常快速地生成了密度极高的正电子。

       


        　　反物质不应从正物质通过超光速转化而来，反物质能够从正物质中产生。这实验说明了反物质就在我们身边，就存在于正物质之中。他们可能以基本粒子的形式存在于粒子之中，现在的夸克理论就认为，介子是由同色的一个夸克和一个反夸克组成的束缚态。夸克都是被囚禁在粒子内部的，不存在单独的夸克。虽然有些人据此提出反对意见，认为夸克不是真实存在的;然而夸克理论做出的几乎所有预言都与实验测量符合的很好，因此大部分研究者相信夸克理论是正确的。

        　　对于宇宙中的物质和反物质的研究一直是各国科学家比较感兴趣的课题，同时也是比较难解答的天文学难题。不过最近外国某媒体报道，欧洲的科学家们找到了一种新的方法来解答到底物质跟反物质是不是相同的，这一途径就是利用激光照射在反原子上，然后观察反原子的反应跟激光照射在原子上的反应是不是一样，这样就为各国科学家研究反物质带来了新的希望。

       


        　　大家都知道在浩瀚的宇宙中由于大爆炸产生了同等数量的物质和反物质，而现在我们所认识的宇宙中主要的组成就是来自物质，而对于反物质的认知还比较少，对于现在宇宙中的这一现象到底是为什么，科学家目前的研究水平还不能给出明确的解释。尤其是 现在的反物质捕捉都及其的困难，这是因为只要反物质接触到宇宙中的物质就会迅速毁灭消失。

       


        　　现在欧洲科学家成功的对反氢原子利用特制的磁陷阱进行了研究，该研究的项目负责人表示，他们研究的目的是通过研究来证实物质和反物质是否一样，都遵循标准模型理论。这个所谓的标准模型理论其实就是宇宙中的组成各个物质的基本粒子和基本力(强力，弱力，电磁力)。