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现在宇宙中还有反夸克吗?为什么?

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也许宇宙中还有反夸克,但目前未能找到。

在欧洲核子中心与美国布鲁克海文国家实验室,我们能够在对撞机中产生早期宇宙或许经历过的状态:夸克胶子等离子体。

夸克胶子等离子体示意图

夸克胶子等离子体由正反夸克和胶子构成,是一个接近理想状态的液体。这表明,早起的宇宙似乎是液态的。

不仅如此,对撞机能够产生宇宙中最大的涡旋。

夸克胶子等离子体产生的涡旋登上nature封面

虽然我们能够在对撞机中制造反夸克,但是宇宙中或许不存在游离的反夸克。这是由于渐进自由导致单独的夸克无法存在。

宇宙大爆炸早期,夸克和反夸克的数量应该是一样多的,但是后期由于某种原因(比如手征对称性破缺),正物质数量增多,反物质减少。现在推测,宇宙中还剩余有反物质。不过没有找到。

感谢邀请,大家都知道物质是有原子构成,原子又是由质子、中子和电子构成。而这些微粒,又是一种更小微粒夸克组成。

所谓夸克是一种参与强相互作用的基本粒子,也是构成物质的基本单元。夸克互相结合,形成一种复合粒子,叫强子。强子中最稳定的是质子和中子,它们是构成原子核的单元。由于一种叫“夸克禁闭”的现象,夸克不能够直接被观测到,或是被分离出来,只能够在强子里面找到。基于这个原因,我们对夸克的所知大都是间接的来自对强子的观测。

夸克有着多种不同的内在特性,包括电荷、色荷、自旋及质量等。在粒子物理的标准模型中,夸克是唯一一种能经受全部四种基本相互作用(电磁、引力、强相互作用及弱相互作用)的基本粒子。另外,夸克也是现在已知唯一一种基本电荷为非整数的粒子。夸克的每一种味都有一种对应的反粒子,叫反夸克,它跟夸克的不同之处只在于它的一些特性跟夸克大小一样但符号不同。

由夸克构成的强子根据其自旋可以分为重子(自旋为半奇数)和介子(自旋为整数)。所有的重子,比如质子和中子,都是由三个夸克组成的(反重子则是由三个反夸克组成的)。质子由两个上夸克和一个下夸克组成,中子是由两个下夸克和一个上夸克组成。而所有的介子都是由一对正–反夸克构成。

不过笔者有一种观点,所谓正反物质,是本质是是同一种物质,只是这两种物质自旋方向不同而已,不如正负电子,同样的夸克也是,这种物质存在在强子里,由于他们旋转方向不一样,我们把称作正反夸克,这两种粒子遇到会释放出巨大能量。因为,在宇宙中构成物质的夸克存在,那么这种微粒旋转方向让它呈现了两种形式:夸克和反夸克,一定存在。只是因为有夸克禁闭现象,我们目前无法找到支持这种观点的理由,随着人类科技进步,对物质微观世界进一步认识,到时候会把构成世界微粒统一起来,找到新的理论!

2018年11月23日于宜昌夷陵吾同斋

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