物質與反物質
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根據物理定律,每一種基本粒子都有其對應的反粒子,即任何粒子都會有和它相湮滅的反粒子存在,如負電子與正電子[電子之反粒子稱為反電子(或稱正電子)],夸克粒子都有其反粒子(稱為反夸克),質子與反質子等等。粒子和反粒子的質量、生命期、自旋等性質相同,但電荷、磁矩..等正負號相反。由粒子組成的稱為物質,由反粒子組成的稱為反物質。故多數的粒子可視為“不是物質,就是反物質”。無論何時,一粒子與其相當之反粒子相遇即相互毀滅,根據質能互換原理(E=mc2),其等之質量均全部轉變成高能之光波,或在某些狀況下轉變成具高速運動之較輕粒子。中性粒子則為其自身之反粒子,行極速之衰變。反物質星雲與一由普通物質組成之星雲相碰撞,將放出可佈之巨量幅射能散去。
然而科學家卻無法在宇宙間直接觀測到反物質的存在,科學家只能利用高能物理的正負電子對撞機,模擬宇宙初始大爆炸景況,證實的確有反粒子存在,並推論一百五十億年前的那場爆炸,應該同時產生了數量相當的物質和反物質,但如今物質的數量遠超過反物質的數量。到底是何原因,造成物質數量遠超過反物質的數量?科學家百思莫解!
1964年,科學家J.W.
Cronin和V.L. Fitch 證實「K介子與反K介子系統中量測到電荷宇稱的不對稱性」獲得1980年諾貝爾獎。方法是利用線性加速器(史丹福研究中心)中製造反K介子,然後與K介子比對其行為(即衰變率),發現其行為有些微差異。
2001年義大利日本台灣Belle團隊證實「B介子與反B介子系統中量測到電荷宇稱的不對稱性」。方法以人造方式大量生產B介子與反B介子,測量二者衰變率,發現其電荷宇稱不對稱性。
此一研究結果,顯示介子與反介子在衰變過程中,存在極微小差異,讓介子在衰變後產生的正粒子,比反介子在衰變後產生的反粒子多一點。換言之此一研究證實宇宙爆炸後,經長時間演變,反物質消失了(宇宙不存在反物質了),只留下物質。