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文檔簡介
1、從數(shù)學(xué)觀點看“正反王為民粒子白洞創(chuàng)生正反宇宙定律”王為民(四川南充龍門中學(xué))真空量子漲落的根本原因是海森堡的粒子位置和動量不確定原理:xp/2由此可推出愛因斯坦時間和能量的不確定原理:txp/t /2txF /2tE /2當(dāng)真空量子漲落產(chǎn)生的不確定能量大于或等于正反王為民粒子白洞能量時,即E 2( c5/G)1/2(正反王為民粒子白洞的能量)真空突然產(chǎn)生正反王為民粒子白洞,由于正反王為民粒子白洞奇點相互排斥,而不能相互湮滅,于是形成了真空中的第一對實物粒子。什么是粒子白洞?愛因斯坦1916年提出了廣義相對論,把物理學(xué)方程的形式在洛侖茲變換下不變,即是協(xié)變的。推廣到物理方程
2、的形式在任意時空坐標(biāo)變換下都是不變的(協(xié)變的),從而建立了愛因斯坦引力場方程G=kT但是,愛因斯坦卻無法求解這個方程。第一個求出愛因斯坦引力方程的人是史瓦西。史瓦西1916年推導(dǎo)出廣義相對論球?qū)ΨQ引力場的嚴(yán)格解,表征了球?qū)ΨQ物體所產(chǎn)生的靜態(tài)引力場的四維時空的度量性質(zhì)。后來被命名為史瓦西度規(guī)。史瓦西考慮了在球?qū)ΨQ物體質(zhì)量分布區(qū)以外的真空中能量動量T=0的最簡單情況。這時愛因斯坦張量G=0由黎曼張量上下上下指標(biāo)縮并得到的里契(Ricci)張量R=R=0經(jīng)過求解得到球?qū)ΨQ真空場時空間隔為ds2=(1rg/r)c2dt2dr2/(1rg/r)r2(sin2d2d2)這是史瓦西外部解。其中的rg=2GM
3、/c2叫做史瓦西半徑,也叫引力半徑。這個半徑就是黑洞或白洞半徑,也叫視界。當(dāng)r=rg時,出現(xiàn)了ds2,出現(xiàn)了奇異性。但是,這是贗奇點,是坐標(biāo)系選擇不當(dāng)帶來的。但是當(dāng)r=0時,也出現(xiàn)了ds2,這種奇異性不能通過坐標(biāo)系的選擇而消除,這種奇點叫本性奇點。歷史上,拉普拉斯曾經(jīng)在牛頓力學(xué)的基礎(chǔ)上提出,如果恒星的半徑小于2GM/c2(G是萬有引力常數(shù),M是物體的質(zhì)量,c是光速),恒星的光就不能傳不出來,成為黑洞。但是,黑洞這個名詞是1968年由美國天體物理學(xué)家約翰·惠勒提出來。廣義相對論的黑洞是恒星外部的一個特殊的時空區(qū)域,在這里光和其它物質(zhì)粒子只能單向地向引力中心下落,而不能靜止或倒退。恒星本
4、身也只能不斷收縮,變成密度為無窮大的奇點。如果要把太陽變成黑洞,由上面的公式可以計算出來,太陽必須壓縮到半徑不到3千米(2.96千米)的范圍內(nèi),太陽就變成了一個黑洞。如果要把地球變成黑洞,就必須把地球壓縮到半徑不到1厘米(0.88厘米)的范圍內(nèi),地球才變成一個黑洞。如果采用自然單位c=me=1,史瓦西度規(guī)變?yōu)閐s2=(1rg/r)dt2dr2/(1rg/r)r2(sin2d2d2)史瓦西半徑變?yōu)閞g=2GM根據(jù)光在史瓦西場中的徑向運動的時空間隔ds2=0可以得到史瓦西場中的光錐方程dt/dr=±1/(1rg/r)由此求得光錐線為±t=rrgln|1r/rg|const(常數(shù)
5、)在引力半徑r>2GM的外部區(qū)域,正號表示光的徑向向外運動,負號表示光的徑向向內(nèi)運動。非零質(zhì)量粒子只能在光錐內(nèi)運動,越過光錐線意味著超光速,但是,有質(zhì)量的物質(zhì)粒子是不可能超光速運動的。在r>2GM的外部區(qū)域,所有的光錐線只能漸近地逼近史瓦西半徑rg=2GM的地方,而不能越過它,所有的粒子要花無窮大的時間t去靠近它,而不能穿越引力半徑。這只是坐標(biāo)系選擇不當(dāng)帶來的,這里的t代表遠處的觀測者的時間,遠處的觀測者永遠看不到自由下落的物體穿過黑洞。但是,我們?nèi)绻皇桥杂^者,而是作為探險者隨著物體一起下落,采用固有時間代表我們的時間,我們發(fā)現(xiàn)物體是可以穿過引力半徑的。如圖所示史瓦西坐標(biāo)下的光錐
6、在引力半徑r<2GM的時空區(qū)域,光錐的取向和外面不同,見圖。物理上允許的運動是ds20但是,因為r<rg所以1rg/r<0光錐內(nèi)方向應(yīng)滿足(dr/dt)2(1rg/r)2為了滿足上面的不等式,在史瓦西半徑以內(nèi),任何物體運動速度不能可能等于零,即dr/dt0,這就是任何物體在這個時空區(qū)域不可能靜止的原因。這時時間坐標(biāo)和空間坐標(biāo)互換,時間變成類空坐標(biāo),空間變成類時坐標(biāo),結(jié)果光錐方向發(fā)生90度轉(zhuǎn)向。如何定義“未來”和“過去”光錐就決定引力半徑內(nèi)部到底是白洞還是黑洞。如果把r增加的方向定義為未來光錐方向,那么,內(nèi)部的物質(zhì)只能由內(nèi)向外運動,在它自己的固有時間(不是遠處觀測者的時間t)里
7、是可以穿過史瓦西半徑出來的,這樣的時空區(qū)域叫做白洞。反之,如果如果把r減小的方向定義為未來光錐,那么,外部的物質(zhì)在它自己的固有時間(不是遠處觀測者的時間t)里一旦穿過史瓦西半徑,它就只能落向引力中心,不能停止和返回,這樣的時空區(qū)域叫做黑洞。雖然在遠處觀測者的時間t,上圖中的光錐線本能由史瓦西半徑內(nèi)部穿出,物質(zhì)粒子不能越過史瓦西半徑和外界發(fā)生聯(lián)系。但是探險者伴隨物質(zhì)粒子在物質(zhì)粒子的固有時間里,是可以穿過史瓦西半徑出來的,這與坐標(biāo)系的選擇有關(guān),觀測效應(yīng)就不相同。由此可見,白洞和黑洞內(nèi)部是單向運動區(qū)。可以證明史瓦西半徑內(nèi)部的這個時空區(qū)域的物質(zhì)粒子不能靜止,不能倒退,只能單向沿半徑方向距離單調(diào)增加或減
8、小的性質(zhì)在任何坐標(biāo)系變換下都不改變。20世紀(jì)60年代初,克魯斯卡和采克萊斯獨立地建立了一組能完全消除視界面弊病的坐標(biāo)系,這就是克魯斯卡坐標(biāo)系??唆斔箍ㄗ鴺?biāo)記(,),即角坐標(biāo)和與史瓦西角坐標(biāo)一致,而用和代替史瓦西的時間坐標(biāo)t和徑向坐標(biāo)r,它們的關(guān)系為當(dāng)r> rg時=±(r/rg1)1/2er/rgcosh(t/2rg)=±(r/rg1)1/2er/rgsinh(t/2rg)當(dāng)r< rg時=±(1r/rg)1/2er/rgsinh(t/2rg)=±(1r/rg)1/2er/rgcosh(t/2rg)經(jīng)過這樣的坐標(biāo)變換后,時空不變距離變成ds2=(
9、32G3M3/r)er/rg(d2d2)r2(d2sin2d2)它的度規(guī)分量在視界上沒有奇異性。其中r與和有函數(shù)關(guān)系(r/rg1)er/rg=22由上式看出當(dāng)r=常數(shù)時,22=常數(shù),表示一對雙曲線,在視界上r=rg時,它變成一對直線,把,平面分成四個片區(qū):當(dāng)r>rg時,它是視界的外部,2>2,它屬于第一片區(qū)(我們的宇宙)和第三片區(qū)(另一個宇宙)。當(dāng)r<rg時,它是視界的內(nèi)部,2<2,它屬于第二片區(qū)(黑洞)和第四片區(qū)(白洞)。在r=0處,它是引力中心,22=1,它是一對上下雙曲線(在第二和第四片區(qū),分別對應(yīng)黑洞和白洞的奇點)。在r<0時,這是非物理的。當(dāng)ds2=0時
10、,是光運動的光錐線方程,可得d/d=±1它是與軸、軸成45°角的兩個直線族,規(guī)定物質(zhì)粒子某坐標(biāo)(,)處在未來光錐內(nèi)的運動方向。根據(jù)克魯斯卡坐標(biāo)變換的定義式可得當(dāng)r>rg時tanh(t/2rg)=/當(dāng)r>rg時tanh(t/2rg)=/等t面是一族由原點出發(fā)的具有任意斜率的直線族。當(dāng)=時,有t=,在克魯斯卡坐標(biāo)系中與視界重合。當(dāng)=時,有t=,在克魯斯卡坐標(biāo)系中與視界重合。說明到達視界的史瓦西時間t為無窮大。=0的直線在第二片區(qū)和第四片區(qū),代表t=0;=0的直線在第一片區(qū)和第三片區(qū),也代表t=0。 克魯斯卡坐標(biāo)系由于克魯斯卡坐標(biāo)系消除了史瓦西視界上的奇異性,所以,可
11、以討論球?qū)ΨQ時空的全局結(jié)構(gòu)。要討論宇宙的起源,就必須在克魯斯卡坐標(biāo)系中進行,因為任何物理上可實現(xiàn)的運動都可以無限地追究它的過去和將來。唯一不能追究的只有本性奇點r=0的地方。粒子黑洞是普朗克粒子,它的約化康普頓波長等于半個史瓦西半徑的微黑洞。約化康普頓波長與史瓦西半徑 r分別為=/mcr=2Gm/c²其中,是約化普朗克常數(shù),m是普朗克粒子的質(zhì)量,c是光速,G是萬有引力常數(shù)。讓上面的兩個方程相等,可得到普朗克粒子的質(zhì)量為m=(c/G)1/2。如果與質(zhì)子比較,普朗克粒子是一種極小同時又是極重的一類粒子,它的半徑大約是質(zhì)子的半徑的1020倍,質(zhì)量大約是質(zhì)子質(zhì)量的1019倍。黑洞視
12、界內(nèi)部的兩個同時空點真空量子起伏(漲落)產(chǎn)生的正反粒子黑洞奇點根本不能分離,即使剛剛產(chǎn)生出來,就立即湮滅了,所以也就產(chǎn)生不出正反粒子黑洞。這就是我們的宇宙為什么這樣大,卻沒有產(chǎn)生出正反粒子黑洞的可能性的原因。這叫王為民-李碧瓊正反粒子黑洞不能同時空創(chuàng)生定律。但是,正反王為民粒子白洞卻可以從真空中創(chuàng)生出來,而不能相互湮滅,因為白洞視界內(nèi)部奇點相互排斥。根據(jù)王為民白洞引力勢=±c2(g00 -1)/2,對于基態(tài)白洞,其引力勢為=±c2M/r。可以看出,在白洞視界外面看白洞,其引力和黑洞一樣是吸引力,和黑洞沒有區(qū)別。但是,在白洞視界內(nèi)部,正反粒子只能前進,不能靜止和后退,是單向運
13、動區(qū)。正反粒子總是從離開奇點被排斥到白洞視界外面,顯示出斥力。而在白洞視界處白洞內(nèi)部的斥力突然變成外面的引力,所以,白洞總是把視界內(nèi)部真空量子漲落(起伏)產(chǎn)生的正反粒子彈射出白洞,其彈力遠遠超過正反宇宙的引力勢產(chǎn)生的引力。用大爆炸或爆脹形容這一過程一點不為過。王為民白洞引力勢的薛定諤方程i/t = (-2/2m)2/r2 + V(r)V(r) = c2Mm/r 當(dāng)0 r 2GM/c2 V(r) = -c2Mm/r 當(dāng)r
14、 > 2GM/c2求解這個方程,發(fā)現(xiàn)粒子能態(tài)是不連續(xù)的,在王為民粒子白洞視界外形成了類似氫原子的能級En(這時萬有引力遠遠大于強力、電磁力和弱力,可以把這些力產(chǎn)生的勢能暫時忽略)。這個方程的復(fù)數(shù)共軛描述反粒子的運動狀態(tài)。正反粒子在由白洞高能級狀態(tài)向正反宇宙低能級狀態(tài)躍遷的時候,是以彈射形式進入克魯斯卡爾坐標(biāo)系第一片區(qū)形成我們的物質(zhì)宇宙,而反粒子也同樣以彈射形式進入克魯斯卡爾坐標(biāo)系第三片區(qū)形成反物質(zhì)宇宙的。根據(jù)“正反王為民粒子白洞創(chuàng)生正反定律”, 王為民粒子白洞輻射功率是太陽輻射功率的十的二十八次方倍。對玻色子的克萊茵-戈登方程和費米子的狄拉克方程以及麥克斯韋方程組可以
15、在王為民白洞引力勢下進行二次量子化,用產(chǎn)生和湮滅算符說明正反宇宙正反粒子的起源和演化。王為民白洞引力勢最低點在正王為民粒子白洞視界處(正或反完全是人為選擇克魯斯卡爾坐標(biāo)系造成的)。這里是量子場論的物理真空。 它付予粒子質(zhì)量。這就是王為民-??怂箼C制。真空量子漲落(起伏)產(chǎn)生正反王為民粒子白洞,因為白洞奇點相斥,而不能相互湮滅所以正反王為民粒子白洞是真空中的第一對實粒子??杀硎緸?lt;0|aa+|0>=反王為民粒子白洞|王為民粒子白洞=1其中,|0>為真空態(tài),a+為產(chǎn)生算符,a為湮滅算符。正反王為民粒子白洞相互極化,其視界內(nèi)部新的量子漲落產(chǎn)生無數(shù)正反粒子,通過王為民-希克斯機制獲得
16、質(zhì)量。但是,光子和膠子卻沒有靜質(zhì)量。大部分物質(zhì)粒子在正王為民粒子白洞光錐作用下,沿世界線跑到正王為民粒子白洞的克魯斯卡爾坐標(biāo)系第一片區(qū)形成我們的物質(zhì)宇宙,重子數(shù)的總和為正。大部分反物質(zhì)粒子在正王為民粒子白洞光錐作用下,沿世界線跑到正王為民粒子白洞的克魯斯卡爾坐標(biāo)系第三片區(qū)形成另一個反物質(zhì)宇宙,重子數(shù)的總和為負。它們雖然被高速彈射出正王為民粒子白洞視界。但是,它們卻獲得了可以前進、靜止或后退的自由??淇送ㄟ^膠子傳遞強相互作用,帶電粒子通過光子傳遞電磁作用,中間玻色子傳遞弱相互作用。在我們的物質(zhì)宇宙中,三個夸克通過交換膠子結(jié)合成核子(質(zhì)子和中子)、核子通過交換夸克(形成王為民力)形成原子核,原子核
17、和電子交換光子形成原子,原子和原子交換電子形成分子或單質(zhì)金屬等。最早形成的是氫,宇宙中最多的也是氫。王為民超級恒星將拋入宇宙,形成第一批氫元素組成的恒星,氫經(jīng)過核聚變形成氦、鋰、鈹、硼,有的恒星進行的核聚變直到形成鐵鎳。正王為民粒子白洞向我們的物質(zhì)宇宙輻射的基本粒子可用標(biāo)準(zhǔn)模型描述(反宇宙情況搞好相反)。標(biāo)準(zhǔn)粒子模型的主方程為標(biāo)準(zhǔn)模型是物理學(xué)中的另一個主流理論,它描述了構(gòu)成目前宇宙的所有可見的基本粒子。這個理論可濃縮為一個主方程,即標(biāo)準(zhǔn)模型的拉格朗日量,該名字來自于十八世紀(jì)法國數(shù)學(xué)家和天文學(xué)家約瑟夫·路易斯·拉格朗日(Joseph Louis Lagrange)。加利福尼亞
18、SLAC國家加速器實驗室的蘭斯·迪克遜(Lance Dixon)在他的著名公式中采用了這個方程。“它成功地描述了迄今所有在實驗室中能夠觀測到的基本粒子和力除了引力,這當(dāng)然包括了最新發(fā)現(xiàn)的希格斯玻色子,即公式中的。它與量子力學(xué)和狹義相對論完全自洽,”迪克遜向LiveScience雜志解釋道。標(biāo)準(zhǔn)模型理論還沒有與廣義相對論統(tǒng)一起來,所以它還不能夠描述引力。(引自“世界上最美的方程”一文)標(biāo)準(zhǔn)粒子模型重子八重態(tài)(比如中子n由一個上夸克,二個下夸克d組成。由三個夸克組成的重子八重態(tài)八個粒子。其中Q表示電荷,I3表示同位旋第三分量,S表示奇異數(shù),B表示重子數(shù),Y表示超荷數(shù)(Y = B + S)
19、。蓋爾曼-西島關(guān)系式為Q = I3 + (B + S)/2 = I3 + Y/2,比如質(zhì)子p,Q = +1,B = 1,S = 0,I3 = 1/2,所以,Q = I3 + (B + S)/2 = I3 + Y/2 =1/2 + (1 + 0)/2 = 1/2 + 1/2 = 1。其它粒子存在同樣的關(guān)系,數(shù)據(jù)在圖中三個坐標(biāo)軸方向顯示。)重子十重態(tài)(比如重子由三個下夸克d組成。由三個夸克組成的重子有十個粒子。)介子八重態(tài)(比如K0介子,由一個反奇夸克和一個下夸克d組成。由夸克和反夸克組成的介子八重態(tài)有八個粒子。)標(biāo)準(zhǔn)模型的粒子相互作用在主方程中可以部分顯示,更多的相互作用圖由主方程拉式量LSM代
20、入微繞法疊代公式再表示為費曼圖得到。所有情況,用這個辦法可全部包含,所以叫統(tǒng)一場論,就是這個意思。上圖左上角表示6種輕子(包括電子,電子中微子,繆子,繆子中微子,陶子,陶子中微子)。右上角表示6種夸克(包括上夸克,下夸克,粲夸克,奇夸克,頂夸克,底夸克。)中間一行表示傳遞電磁相互作用力的光子,傳遞弱相互作用力的中間玻色子,傳遞強相互作用力的膠子。最下面一行是賦予粒子質(zhì)量的希格斯粒子。連線表示它們之間有哪些相互作用,其中傳遞力的媒介粒子光子和中間玻色子沒有自作用。而中間玻色子,膠子,希格斯粒子有自作用。上圖表示標(biāo)準(zhǔn)模型主方程前兩行所包含的各種粒子的相互作用費曼圖(圖中表示傳遞電磁相互作用的媒介粒
21、子光子,g表示傳遞強相互作用的媒介粒子膠子,W和Z表示傳遞弱相互作用的媒介粒子中間玻色子。表示夸克,表示反夸克,表示輕子,表示反輕子,表示中微子, 表示反中微子)比如兩個電子相互靠近的時候,它們可以通過交換一個光子而分散開來。在這個過程中可以出現(xiàn)高級費曼圖與上圖疊加。但是,隨著相互作用的頂點(圖中三線的交點)數(shù)增加,其疊加強度影響越來越小。所以,頂點數(shù)越少,在所有可能不同的費曼圖疊加在一起進行計算時其值越大。而頂點數(shù)多的圖只是對頂點數(shù)少的圖的結(jié)果進行了細微修正。但是,由于帶圈的圖,在進行計算時必須把粒子連續(xù)的各種動量,直至無窮大進行積分求和,所以,帶圈的圖計算結(jié)果是發(fā)散的(即趨于無窮大)。重正
22、化技術(shù)就是重新定義粒子的電荷和質(zhì)量,認為粒子裸電荷和裸質(zhì)量為無窮大,將其與真空量子漲落產(chǎn)生的虛粒子云(即帶圈發(fā)散圖)相加后,得到的物理電荷和物理質(zhì)量為有限。粒子的物理電荷和物理質(zhì)量就是我們實驗觀測到的有限數(shù)值。通過重正化方法,得到的全部不同費曼圖疊加結(jié)果精確與實驗在小數(shù)點10多位數(shù)字后還與實驗精確符合,這是有史以來任何理論和物理實驗都難以達到的吻合精度。此圖表示:正電子(e+)和電子(e)碰撞湮滅,產(chǎn)生一個虛光子,接著,虛光子湮滅產(chǎn)生產(chǎn)生正夸克(q)和反夸克(),而反夸克()釋放一個膠子(g)。正反質(zhì)子在加速器中接近光速對撞,產(chǎn)生正反頂夸克,頂夸克衰變?yōu)榈卓淇撕蚖+中間玻色子,底夸克帶色荷,由
23、于真空色禁閉,被物化為強子流。而W+中間玻色子變成反繆子和繆子中微子。反頂夸克衰變?yōu)榉吹卓淇撕蚖中間玻色子,反底夸克帶色荷,由于真空色禁閉,被物化為強子流。而W中間玻色子變成反粲夸克和底夸克。反粲夸克和底夸克帶色荷,由于真空色禁閉,被物化為強子流。左圖表示在加速器中,正負電子對撞出現(xiàn)的二噴注現(xiàn)象:正負電子對撞,有剩余的能量不能被全部消耗而轉(zhuǎn)化為一對正反夸克,而正反夸克帶有色荷,而真空有色禁閉現(xiàn)象,于是正反夸克被物化為強子束(強子包括超重子、重子和介子,都是無色的)。證明夸克的存在。右圖表示在二噴注現(xiàn)象的基礎(chǔ)上出現(xiàn)的三噴注現(xiàn)象。表示夸克(或反夸克)在物化為強子束前,釋放了一個膠子,而膠子也是帶色
24、荷的,由于真空禁閉色電荷,于是真空量子漲落產(chǎn)生的正反夸克與其結(jié)合,被物化為無色的強子。出現(xiàn)三噴注現(xiàn)象,證明膠子的存在??淇藰?gòu)成了重子八重態(tài)、重子十重態(tài)、介子八重態(tài)等。其中的質(zhì)子和中子形成了原子核,原子核和核外電子通過傳遞光子形成原子。費曼圖展示,被緊湊緲子線圈偵測到的低質(zhì)量(125GeV)可能候選希子的最干凈制成與衰變管道。對于這質(zhì)量,最主要制成機制是膠子融合兩個膠子經(jīng)由一個夸克圈融合成希子。上一圖是“雙光子管道”:希子經(jīng)由一個夸克圈衰變?yōu)閮蓚€光子。下一圖是“四輕子管道”:希子衰變?yōu)閮蓚€Z玻色子,每一個Z玻色子又輕子衰變?yōu)橐粋€輕子與一個反輕子(電子或緲子)。 對于這些管道所做的分析達到統(tǒng)計顯著
25、性為5個標(biāo)準(zhǔn)差,若加上規(guī)范玻色子融合管道,則分析達到統(tǒng)計顯著性為4.9個標(biāo)準(zhǔn)差。標(biāo)準(zhǔn)模型認為“上帝粒子”無處不在地賦予其他基本粒子以質(zhì)量,如何清晰而形象地解釋這一作用過程卻令科學(xué)界頗費思量。1993年,當(dāng)時的英國科技大臣威廉·渥德格雷以一瓶香檳酒作為獎勵,要求物理學(xué)家們用最簡單通俗的方式來解釋“上帝粒子”。在眾多解釋中,脫穎而出、獲得香檳的贏家解釋如下。圖1圖2上邊兩幅漫畫(如圖一和圖二所示)描述的是,在一個房間內(nèi),充當(dāng)“上帝粒子”的客人們濟濟一堂,構(gòu)成了一種遍布此房間的介質(zhì)(介質(zhì)中的“上帝粒子”并沒有質(zhì)量),突然間,一位充當(dāng)“其他基本粒子”的貴賓人物的進入房間,使得客人們興奮不已,
26、相擁在貴賓身旁;客人圍得越多,貴賓的活動就越艱難,而此時貴賓的質(zhì)量就顯得越大,質(zhì)量來源就是其所受阻力;不同知名度的貴賓所受到的阻力不同,就好像不同的基本粒子獲得了不同的質(zhì)量。 圖3 圖4后兩幅漫畫(如圖三和圖四所示)描述的是,一個房間內(nèi)同樣有很多人構(gòu)成了遍布此房間的“上帝粒子”介質(zhì),大家都在閑談聊天,突然一則謠言從外而入且被眾人相傳,圍繞謠言形成了類似上述貴賓產(chǎn)生的聚集效應(yīng),這種聚集使“上帝粒子”本身獲得了質(zhì)量。總之,前兩幅漫畫描述的是其他基本粒子如何具有質(zhì)量,而后兩幅漫畫則描述“上帝粒子”本身也同樣具有質(zhì)量且從何而來。當(dāng)前,物理學(xué)家踏破鐵鞋要尋找的就是這種有質(zhì)量的“上帝粒子”。(圖片來源:歐
27、洲核子中心-光明日報)大型強子對撞機正被歐洲核子研究中心科學(xué)家Jedi控制科學(xué)家想把物體撞碎,看它內(nèi)部是由什么組成的。大型強子對撞機就是基于這樣的想法進行實驗的。粒子探測器如果沒有弱相互作用,太陽就不會發(fā)光,地球上就沒有生命。因為太陽核聚變的第一步就是兩個質(zhì)子在結(jié)合形成氘核(由一個質(zhì)子和一個中子組成),在這個過程中,其中一個質(zhì)子(由兩個上夸克和一個下夸克組成)中的一個上夸克放出一個W+中間玻色子,變成一個下夸克時,W+中間玻色子再放出一個電子中微子,變成正電子。這樣,質(zhì)子就變成了中子。由于這個過程必須要有弱力的媒介粒子W+中間玻色子傳遞弱力??梢?,沒有弱力,氫核(含一個質(zhì)子)就不能變成氘核,沒
28、有氘核就不能形成氚核(含一個質(zhì)子兩個中子),最終氚不能聚變?yōu)楹?,太陽就不會發(fā)光發(fā)熱。地球上也就不能經(jīng)過46億年演化出地球上的各種生命。四個氫核經(jīng)過“質(zhì)子-質(zhì)子循環(huán)”形成一個氦核四個氫核經(jīng)過“碳氮氧循環(huán)”形成一個氦核在質(zhì)量像太陽或更小些的恒星中,質(zhì)子-質(zhì)子鏈和“碳氮氧循環(huán)”等效于4個質(zhì)子合成一個4He。質(zhì)子-質(zhì)子鏈反應(yīng)是產(chǎn)生能量的主要過程,太陽只有1.7%的4氦核是經(jīng)由“碳氮氧循環(huán)”的過程產(chǎn)生的,但是理論上的模型顯示更重的恒星是以碳氮氧循環(huán)為產(chǎn)生能量的主要來源。宇宙中大約75%的氫和25%氦由正王為民超級恒星合成,在這里氦的合成有自由中子的參加。而正王為民超級恒星拋出的旋轉(zhuǎn)風(fēng)暴形成的恒星上的氫合成氦的過程,沒有自由中子的參加,原因是自由中子的壽命平均只有15分鐘。象太陽上的氫聚變?yōu)楹さ倪^程,是靠質(zhì)子的弱作用過程形成。無論是質(zhì)子-質(zhì)子鏈和“碳氮氧循環(huán)”,沒有質(zhì)子變成中子、正電子和放出中微子的弱作用過程,太陽就不會發(fā)光,也就沒有恒星的演化,恒星的行星系統(tǒng)就不會出現(xiàn)生命。太陽的結(jié)構(gòu)太陽我們生活在地球上,不僅得到太陽的光和熱,還接受著各種宇宙射線的照射,幸虧有大氣層和地球磁場的存在,才保護了地球上的生命。宇宙線亦稱為宇宙射線,是來自外太空的帶電高能次原子粒子。它們可能會產(chǎn)生二次粒子穿透地球的大氣層和表面。主要的初級宇宙射線(來自深太空與大氣層撞擊的粒子)成分在地球上一般都是穩(wěn)
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