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对于比核子更重的重子,情况完全一样。
反重子也总是与重子成对地产生,成对地湮灭的。
这些经验使人们认识到,重子数的守恒规律需要重新认识。
人们把重子数b当作描述粒子性质的一种电荷。
正反重子不仅有相反的电荷,而且也有相反的重子数b。
令任一个重子都具有重子数b=+1,则任一个反重子都具有b=-1。
介子、轻子和规范子等非重子不具有重子数,即它们有b=0。
重子数的守恒规律可表述为:任何粒子反应都不会改变系统的总重子数b。
这表述既反映了不涉及反粒子时的重子个数不变,也概括了反粒子与粒子的成对产生和湮灭。
我们容易理解中子和反中子的区别了,它们具有相反的重子数b,因此反中子能与核子相碰导致湮灭,而中子则不能。
此外,人们还类似地发现了轻子数的守恒性。
中微子虽不带电,也不具有重子数,但它与反中微子具有相反的轻子数。
按轻子数的守恒性,中微子与反中微子的物理行为也是很不一样的,实验还表明,介子数和规范粒子数是不具有守恒性的。
这样我们看到,电荷只是粒子的一种属性,另外还有用重子数和轻子数等物理量刻画的其他属性。
正反粒子的这些属性也都是相反的。
1928年,英国青年物理学家狄拉克从理论上首次论证了正电子的存在。
这种正电子除了电性和电子相反外,一切性质和电子相同。
1932年,美国物理学家安德逊在实验室中发现了狄拉克所预言的正电子。
1955年,美国物理学家西格雷等人用人工的方法获得了反质子。
此后人们逐渐认识到,不仅质子和电子,所有的微观粒子都有各自的反粒子。
这一系列科学成果使人们日渐接近反物质世界。
然而问题并不那么简单。
首先,在地球上很难发现反物质。
因为粒子与反粒子碰到一起,就像冰块遇上火球一样,或者一起消失,或者转变为其他粒子。
所以在地球上,反物质一旦碰上其它物质就会被兼并掉。
其次,制造反物质相当困难而且耗费巨大,需要如或l之类的高科技仪器,并且即使制造出反物质,也难以保存,因为地球上万物都由物质构成。
我们周围的宏观物质主要由重子数为正的质子和中子所组成。
因此,这样的物质被称为正物质,由他们的反粒子组成的物质相应地叫反物质。
从粒子物理的角度讲,正粒子和反粒子的性质几乎完全对称,那么为什么自然界有大量的正物质,而却几乎没有反物质呢?这正是我们要讨论的问题。
反物质就是正常物质的镜像,正常原子由带正电荷的原子核构成,核外则是带负电荷的电子。
但是,反物质的构成却完全相反,它们拥有带正电荷的电子和带负电荷的原子核。
从根本上说,反物质就是物质的一种倒转的表现形式。
爱因斯坦曾经根据相对论预言过反物质的存在:“对于一个质量为,所带电荷为e的物质,一定存在一个质量为,所带电荷为-e的物质(即反物质)”
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