※ [本文转录自 Gossiping 看板 #1IuawYgI ] 作者: ijsfkira (ijsfkira) 看板: Gossiping 标题: Re: [爆卦] 反氢原子束被CERN制造出来惹!! 时间: Fri Jan 24 19:29:35 2014 → Israfil:如果说正反物质是互相对应的 那理论上反物质不是应该50%? 01/24 16:07 → Israfil:所以反物质应该是被大量生产的结果吗 01/24 16:07 这位乡民问了一个具体 实际 并且"宇宙"无敌超级重要的物理问题 当然我不是搞这方面的(其实台湾搞这个的还不算非常少) 只是以前修过门专题课 被台湾在这方面的权威教授洗脑教育痛骂过 勉强还有些印象 有一些小细节我也不一定懂 至少要给出个大略图像我想还是没甚麽大问题 只是有任何错误与不足还请专业人士纠正或补充 先大略解释一下反物质 因为有别的乡民在问 其实反物质很好理解 每种物质都有对应的反物质 当物质和反物质碰在一起时 就会互相湮灭 变成能量 反物质和正物质基本上"几乎"拥有一样的性质 除了带相反电量以外 "几乎"没有甚麽差别(後面会解释这个"几乎") 值得一提的是 反物质最早是Dirac为了让自己的方程式不出现矛盾而提出的假设物质 因为Dirac方程式是描述自旋1/2粒子(基本上就是描述电子的)理论 加上反物质这种想法太革命性了 所以Dirac一开始还以为这种粒子是带正电的质子 虽然实际上两个粒子的质量差距非常多 反电子也在很早的时候就在云雾室里找到了 其实单纯只是制造的话 造出比反电子更复杂的反物质 这次并不是第一次了 只是至今为止 我们还没有在宇宙中观测到大规模的反物质 反物质讲完了 那麽就有个重要的问题:为什麽宇宙中 似乎正物质远远比反物质更多呢? 如果一开始两者是差不多多的话(这也是一般物理学家偏好的情况) 那麽早就宇宙一开始诞生的过程 正物质跟反物质都已经互相湮灭了 就根本不会有你我在八卦版上发废文的可能性 －除非我们的定律对於正反物质有所偏差 那麽到底如何解释宇宙会留下比较多的正物质呢? 这个重要的问题 物理学家A.Sakharov在1967年时就提出了 (当然这个A.Sakharov更为一般世人所知的 恐怕是他在政治上所扮演的脚色 他帮助苏联研发氢弹 却得到过诺贝尔和平奖) 满足三个条件 就可以解释为什麽後来剩下的正物质比较多 1.重子数不守恒 2.早期宇宙膨胀的过程 曾经脱离热平衡 3.C跟CP对称破坏 前两者我不打算在这里解释 也不详细介绍为什麽A.Sakharov提出这三个条件 我只打算解释最後一个到底是甚麽 甚麽是C和CP对称呢? C对称指的就是 物理定律对於正粒子跟反粒子都是一样的 CP对称指的就是 将C跟P联合在一起的对称性 其中P(宇称) 最简单的讲法是 物理基本定律应该对於左跟右没有偏好 因为人们很早就发现了存在C破坏跟P破坏的物理现象 所以人们一直以为 就算C跟P都破坏了 将C跟P联合在一起 应该还是对称的 而要这些条件的真正原因 是因为希望早期宇宙所产生的各种正反物质 能在正物质 反物质 经由彼此交互作用力影响湮灭之下 留下比较多的正物质 那麽 首先 实验上到底有没有发现这些对称破坏呢? 我已经说了 C对称跟P对称很早以前就早到反例了 是在弱作用造成的衰变现象之中 人们本来以为弱作用在CP下应该是对称的 但最终没有人预期到 在K介子的衰变之中 人们观测到极小(接近千分之一)的CP破坏! 而理论上 究竟应该怎麽解释CP破坏呢? 答案是 至今为止没有办法从任何一个基本原则 来告诉我们为什麽会有CP破坏 我们能做的 仅仅只是根据实验结果 努力试着调整参数 将依据其他原则而被有一些限制的理论 能够解释我们的实验 这就是2008年 小林跟益川教授得到诺贝尔奖的原因 他们为了解释K介子的CP破坏 而假设夸克必须要有三代(六种) 虽然他们的工作基本上没有太多数学复杂度可言XD 其实就是本来的理论已经没参数解释K介子的CP破坏 他们找到了地方 多塞进了自由度 因此有更多的参数来解释现象 尽管如此 他们的理论能够解释K介子的CP破坏 并且第三代夸克後来也找到了 但这就是故事的完结吗? 当然不是 因为我们发现的CP破坏实在是太小了 根本不足以解释宇宙为什麽留下了正物质 於是乎 各种寻找别的CP破坏来源的实验依然还在进行 其中最重要的实验之一 就是期望在B介子系统中 观测到新的CP破坏现象 这方面 世界上有两个专门做B介子实验的地方 分别是义大利的BaBar和日本的Belle 我之所以特别指出来 除了要指出这世界上最前沿的高能实验并不只有找Higgs跟超对称的LHC而已 另外也是因为台湾也有一些物理学家 在这上面默默付出了很多的时间和努力 有些成果 (甚至曾经有一些轰动的结果) 这不一定是这麽容易的事的 要知道 现在的国际高能实验 越来越走向国家间合作 有能力的大国终究还是握有掌握权 除此之外 关於微中子的CP破坏 或者究竟为什麽 CP破坏只出现在弱作用力 而并非强作用力中 这些都是最前沿 仍未解的物理学问题 打了这麽多 应该有很多人已经end了吧 毕竟这些东西并不像很多听起来酷炫的理论一样神奇 然而 CP破坏却是第一级重要的物理问题 比起很多听起来很重要的物理问题都实际的多 并且 在这个问题上 物理学家已经长年没甚麽进展... 我们甚至根本就没有任何一个原则 可以告诉我们究竟为什麽理论会或不会有CP破坏 即使我们有如此多的物理天才 和各种的奇思异想 却终究唯有靠着实验学家再进一步发现些甚麽 我们才能真正对於这个问题有实质的进展 --

※ 发信站: 批踢踢实业坊(ptt.cc) ◆ From: 77.247.182.241 ※ 编辑: ijsfkira 来自: 77.247.182.241 (01/24 19:30) ※ 编辑: ijsfkira 来自: 128.42.152.216 (01/24 19:35) 我知道这个可能很难解释的让各位觉得清楚 我其实只是很想能让各位明了 这个问题绝对是非常重要的 是你我存在的关键所在 ※ 编辑: ijsfkira 来自: 128.42.152.216 (01/24 19:38) 恩 CP对称就是 也许物理定律有偏好左跟右 或者对於正粒子跟反粒子都不太一样 但是如果你同时将左变成右 "并且" 又将正粒子变成反粒子 那麽物理定律会跟变换前一样 而你看到的这个变换後的现象就算出现在自然中 你也不会觉得奇怪 因为他可以用你的定律来解释 所谓的CP破坏 就是发现某些现象不满足这个对称性 这就是我所能想到最简单的回答 或者 真的要说 物理学家普遍相信CPT是对称的 T对称指的就是时间反演的对称:物理定律在时间反演下是不变的 意思是 假如你把所有基本物理现象拍个电影 然後逆着放 你永远都无法分清哪一些是真实存在世界 哪一些是逆着放的 在量子场论的架构下 也可以证明CPT永远是对称的 所以CP破坏了 T也一样被破坏了 换另外一个角度来看 你也可以说 CP破坏指的就是: 如今有某些现象 是你录起来 到着放 会发现这种倒着放所看到的现象 不可能出现在真实物理界之中 因为你的基本定律无法解释 只是我不喜欢这种说法 因为就算CPT定理错了 充其量也只是理论物理学要改写而已 这一点毕竟不是没有发生过 ※ 编辑: ijsfkira 来自: 128.42.152.216 (01/24 19:59) ※ 编辑: ijsfkira 来自: 128.42.152.216 (01/24 20:00) ※ 编辑: ijsfkira 来自: 128.42.73.102 (01/25 02:37) ※ 编辑: ijsfkira 来自: 128.42.73.102 (01/25 03:28) ※ rouzyuu:转录至看板 StarTrek 01/26 01:14

※ 发信站: 批踢踢实业坊(ptt.cc) ※ 转录者: roujuu (61.31.130.146), 时间: 01/26/2014 01:15:50