反物质消失之谜 宇宙应该“空无一物”为什么却有了物质( 三 )


第二个条件 , C破缺和CP破缺 。在我们宇宙中有三个基本的对称性 , C对称 , 也就电荷共轭对称 , 说的是 , 一个粒子和它的反粒子 , 有相同的物理特性 , 比如正电子和电子 , 它俩的质量和自旋是一样 , 区别是电荷和轻子数相反 。
这意味着 , 反粒子也可以构成一个反物质世界 , 在反物质世界中的物理规律跟正物质世界是完全一样的 , 你无法把他们区分开来 , 这就叫C对称 。
比如 , 那个狄拉克之海 , 人家反物质世界的人会认为 , 我们处在海平面以下 , 他们给真空中施加能量 , 会激发出正电子 , 然后形成一个空穴 , 这个空穴在人家看来就是电子 。跟我们看到的完全一样 , 只不过是反了过来 。
P对称 , 也叫镜像对称或者宇称守恒 , 说的是一个粒子的镜像 , 和它有着相同的物理规律 , 只不过是自旋相反 , 其余的像什么质量、电荷、轻子数、重子数都是一样的 。
说白了就是镜中的世界 , 和我们真实的世界 , 无法区分 , 也就是我们无法定义绝对的左右 , 这就是为啥你每天照镜子的时候 , 你看到镜中的你并没有觉得有奇怪的地方 , 这就体现了宇称守恒 。
T对称 , 也就是时间反演对称 , 说的是 , 一个粒子不管是时间正流 , 还是倒流 , 所经历的物理规律不会发生改变 。
再说的简单一点就是 , 物理规律不会随着时间的改变而发生改变 , 我们今天总结的物理规律 , 在过去和未来的宇宙中都适用 。
除了以上单独的对称以外 , 还有一个复合对称 , 也就是CP对称 , 说的是 , 一个粒子的反粒子的镜像粒子 , 和它有相同的物理特性 , 我们就说这个粒子满足CP对称 。
那么什么是C破缺和CP破缺呢?我举个粒子 , 假如现在有一个介子 , 它自旋向上 , 从上往下看假如它是逆时针旋转的 , 那么它的反粒子从上往下看 , 也应该是逆时针旋转的 , 如果这个介子现在发生衰变 , 从它的上方射出了一个电子 , 那么只要它的反粒子也跟它保持一样的衰变规律 , 衰变的时候也是从上方射出一个电子 , 我们就说它俩满足C对称 。
如果它的反粒子衰变的时候 , 有时会从上方射出电子 , 有时会从下方射出电子 , 我们就认为它俩满足的衰变规律不一样 , 这就叫C破缺 。
那么CP破缺也是一样的道理 , 假如这个介子的反粒子的镜像 , 衰变的时候也一直往上射出电子 , 我们就说它俩CP对称 。只要它的反粒子的镜像 , 出现一次往下射出电子的现象 , 我们就说它俩CP破缺了 。
总的来说 , C破缺和CP破缺 , 会导致正反粒子的弱相互作用满足不同的规律 , 因此他们就有可能在宇宙降温的过程中发生不同的衰变 , 导致正反物质的数量不对称 。
目前我们已经发现了三种类型的介子出现了C破缺和CP破缺 , 介子其实就是夸克和反夸克对组成的 , 这三种类型的介子包括了三种夸克 , 奇夸克、底夸克和粲夸克 。
但是这远远解释不了 , 正反物质不对称的数量 , 所以我们在未来还需要发现更多的粒子在经历弱相互作用作用的时候 , 违反C和CP对称 。


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