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真空中有正反粒子对,可以极化出实粒子,那会不会有一些粒子在过去没能极化出来,在现在或未来极化出来?

来源:学生作业帮 编辑:作业帮 分类:物理作业 时间:2024/05/15 17:13:03
真空中有正反粒子对,可以极化出实粒子,那会不会有一些粒子在过去没能极化出来,在现在或未来极化出来?
我担心过去没能极化出来,现在或未来极化出来,会影响目前宇宙现有物质粒子的相互关系的平衡,短时间内看不出什么,时间长了就会慢慢毁坏现有的世界平衡?因为宇宙出现了新物质粒子,就会出现新相互关系,那就会打破原有相互关系的平衡,那我们现有的宇宙平衡就不能存在了啊.那我们就会慢慢被替代掉,不存在了啊.
真空中的正反粒子对,是一种虚拟的、量子涨落过程中的等效概念.事实上,所谓极化出实粒子是以消耗能量为代价的,并非粒子可以无缘无故地在真空中创生.
至于粒子种类的问题,更是大可不必担心.宇宙的总体能量密度水平是逐步降低的,随着宇宙历史的推进,在真空中可能极化(应为受激而实物化)出来的粒子种类会越来越少,质量也越来越低——因为低质量意味着低能量.而人类认识粒子世界的过程,是从低能量向高能量发展的(人类制造的加速器总是受到技术水平的限制,其次是财力物力的限制),或者说低能区是已经被走过的路,未知领域总在高能区和重粒子的范畴.
再问: 那是不是说只有在宇宙起源初期,平均密度里的能量很高的时候才能自主极化出实物粒子,而现在宇宙平均密度里的能量已经低到没有能力再自主极化出实物粒子,只能靠人类利用强能量场(强电场或强磁场,或者强激光)来人工极化出粒子? 另外,按你说的即便现在能自主极化出粒子也是轻粒子?但是我想问,即便是轻粒子,如果它是不同于现有宇宙中的任何粒子,是全新的,带有新相互作用关系,难道不会破坏宇宙中四大基本力作用关系吗?
再答: 这样说吧。我们这个宇宙中的真空是一片已经被犁耕过无数次的土地,宇宙早期、甚早期的极端条件如同深入土地最底层的犁,能翻出来的东西都已经被翻遍了。指望目前存在的挠痒痒一样的犁(能量同宇宙初期相差十几甚至几十个数量级)来翻出新的惊喜,已经完全不可能了。 再举例来说,轻粒子如同土地表层,重粒子如同土地深层。土地浅层被翻过的次数,无论如何都会比深层更多。你还会指望在浅层发现新的宝藏吗?
再问: 那你看这样理解正确吗,宇宙初期先把所有可能极化出的轻粒子都极化完了,然后再极化出所有能极化出的重粒子,而到了现在因为能量级降得很低了,已经无法自发极化出粒子,即便能极化出,(包含人工极化出)也一定只能是之前极化出的轻粒子中的某一种,不可能再有新的轻粒子了,是吗?
再答: 可以这么说。当然唯一的不确定性就在于智能生物,技术的发展有可能使智能生物在极小的空间范围内拥有比宇宙甚早期更大的能量密度。但我不相信这种效应会对宇宙产生全局性的影响(按照某些理论,即使会有这种影响也是无法预警和防范的)。
再问: 那能请教下,为什么粒子种类是跟能量大小有关,而不是真空中本身具有不同种的正反粒子对呢?我以为真空中本身就存在各种各样的粒子对,然后再由能量激发和极化出来的呢。难道真空中的虚粒子对只有一种?只不过因能量不同而极化出不同质量的粒子?谢谢!
再答: 谈不到请教,交流而已。 真空量子涨落所涉及的粒子对的种类,取决于这个涨落达到峰值能量(E=mc^2)。或者说,被创生的粒子只有质量是个硬指标,其他如对相互作用的响应(4种自然力)、电荷、自旋、量子态等等,通通是产生过程的细节决定的。而这些细节,比如是不是在核环境中、周围电场的强度、正数还是分数自旋等等,早已经被宇宙中无数次的核反应以穷举法验证过无数遍,人类只是后知后觉地被动“发现”了它们而已。 举例来说,如果真空中的某个量子涨落所涉及到的能量峰值为2GeV左右,那么它就可以被看做是一个质子和一个反质子瞬间出现然后又相互堙没。但如果在这个瞬间里,这对正反粒子接受到了约2Gev的能量而被实物化,那么到底会产生一对质子和反质子还是中子和反中子就要看那一瞬间中的条件了。同理,如果某个量子涨落涉及到的能量只有1Mev,那么它接收到能量之后就有可能形成一对正负电子,或一对中微子和反中微子。
再问: 也就是说宇宙用穷举法(即宇宙内所有可能的条件下),把所有可能的粒子都极化了无数遍?(包括电荷大小,正负,自旋方向等)也就是把能极化出来的都极化出来了,不可能存在没有极化出来的可能性?那有没有可能会出现不带电荷的粒子(不是像中子那样,中子里面还带电荷,这里就是指完全不带电荷)?貌似光子就是不带电荷的。 另外,是不是也不可能出现介于质子质量和电子质量之间的新质量的粒子?
再答: 不存在“还没出现”的可能性,但存在微乎其微的“人类还没发现”的可能性。因为现在整个宇宙实际上就是一个巨大的核反应堆,只要存在大量的物质,就存在核反应。何况空间里还充斥着高能粒子(宇宙线),已经探测到的宇宙线粒子能量高达10^21Mev,未来千百年内人类的粒子加速能力也做不到这一步。 至于某些中间质量的粒子,也无非都属于强子(服从强相互作用规律)、轻子(服从电磁相互作用规律)和媒介子(作为相互作用的传递者)三大类。而即使存在人类还没发现的轻子或介子,它对宏观宇宙的物理影响也不会因为人类发现与否改变分毫。
再问: 哦,关于核反应可以穷举这点对我来说确实很深奥,我还没彻底理解,需要慢慢回去消化一下,如有不懂还会来请教,不过可能在后台发消息,就不在这儿问了。另外,再请教一个问题,那要达到极化的程度,最低需要多少能量级别?而现在宇宙平均是多少能量级别?
再答: 粒子对的质量和所对应的能量,就是“极化”它们所需的能量。E=mc^2。
再问: 哦,那现在的宇宙能量平均是多少?
再答: 这个很难回答,但最广泛最均匀的是背景辐射,2.7K光子的能量。
再问: 你能加我qq吗,我后台有发消息给你,希望以后还可以再请教你问题!非常感谢!