在物理学和天文学领域,常常会出现一些新词,比如:暗物质、暗能量、反物质。这些概念对于一般人来说,第一次听到会感到不知道所云。不过,客观地说,它们是真实存在的东西,当你对它们有一定了解时,你会感到宇宙的神奇,同时对于我们所在的这个宇宙有更深刻的理解。今天,我们就一组一组地讲,首先是物质和反物质,然后是物质、暗物质和暗能量。
物质&反物质在我们这个宇宙当中,存在着时间、空间和物质。所谓的物质就是各种天体,包括人和动物在内。物质是由粒子构成的,粒子中包括了分子、原子等等。
原子并不是物质的最小构成单位,因为原子还可以继续再分成原子核和电子。原子核还可以继续再分为质子和中子。
质子和中子还可以继续分为夸克,只是由于夸克禁闭,到目前为止,我们还没有办法直接观测到夸克的存在,但通过轰击质子和中子,分析偏转角度,我们就会知道,质子内部还有结构。
按照目前主流的科学理论,我们知道,宇宙诞生于138亿年前的一场大爆炸。目前,我们并不知道为什么会有这场大爆炸。当然,按照宇宙学和量子力学,科学家认为这场大爆炸来自于量子真空(假真空)的量子能量扰动(量子涨落)。当然,目前这还只是猜测,某种程度上看,我们也很难验证这个说法到底对不对。
宇宙大爆炸之后,宇宙处于一种纯能量的状态,当时宇宙内有大量的高能电磁波(光子)。光子和光子如果对撞,就会发生反应。这个反应不是化学反应,而是从光子转变为其他粒子。比如,一对高能光子对撞后,可能会产生一个正电子,一个电子。所谓正电子就是电子的反物质粒子。(其实光子的反物质粒子就是光子自身。)
所以,你发现没有?这个宇宙原本其实是很对称的,一个正电子,就会对应电子。同样地,一对光子对撞也可能会产生质子和反质子。因此,一个质子,就会对应反质子。至于光子对撞会产生什么样的粒子,取决于光子自身的能量,我们把能撞出粒子所对应的这个温度称之为阈值温度。