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大劉的短篇科幻《贍養(yǎng)上帝》中講了一個離奇的故事,在宇宙中到處播撒文明種子的、擁有20億人口的衰敗文明,已經(jīng)再無能力創(chuàng)新,只能依靠機器生存,他們的飛船已經(jīng)嚴重老化,漂流到了地球! 人類面臨一個非常尷尬的境地,人道主義考慮必須讓他們生存下去,而他們飛船的技術(shù)對人類來說太過先進,而對方使用的燃料則是反物質(zhì),據(jù)說在距離地球3000光年外的一片星云中有大量存在,由此而展開頗為有趣的故事。 反物質(zhì)真會在宇宙中大量存在嗎?根據(jù)大爆炸理論和粒子物理理論,宇宙起源于大約137億年前的一次大爆炸,在宇宙誕生初期,從能量轉(zhuǎn)變成了物質(zhì),理論上看產(chǎn)生的物質(zhì)和反物質(zhì)應(yīng)該是一樣多,但目前我們在宇宙中觀測到的都是物質(zhì),卻并沒有反物質(zhì)! 盡管人類在上世紀三十年帶證明了除了我們這樣的一個物質(zhì)世界外,還具備一個反物質(zhì)的世界,但由于兩種物質(zhì)的特性,一旦遭遇就會湮滅,所以在我們的物質(zhì)世界中,反物質(zhì)是無法長期存在的,但會不會有這種可能,從宇宙大爆炸理論上來看,既然產(chǎn)生了同樣的反物質(zhì),它們是不是會呆在宇宙的某個區(qū)域? 2008年,美國俄亥俄州立大學(xué)加里史德曼教授嘗試從兩團正反物質(zhì)的星云或者星系團中的碰撞中產(chǎn)生的X射線和伽馬射線中探測反物質(zhì),但很可惜,史德曼教授查閱了錢德拉X射線天文臺和康普頓伽瑪射線天文臺的觀測結(jié)果,但都沒有什么重大發(fā)現(xiàn),X射線和伽瑪射線的量很少,那里大約每100萬個粒子中才有3個反粒子。 同年科學(xué)家在銀河系內(nèi)發(fā)現(xiàn)了疑似的反物質(zhì)云,它們在銀心附近,但后來經(jīng)過仔細觀測,可能是一顆恒星的物質(zhì)落入了其附近一個黑洞的洛希瓣被吞噬時所發(fā)出的疑似信號,因為這種過程也會產(chǎn)生反物質(zhì)! 盡管在反物質(zhì)的尋找上,到現(xiàn)在位置仍然沒有證據(jù)表明存在大團的反物質(zhì)云,但也沒有直接證據(jù)表明它們就不存在,所以科學(xué)家仍然在孜孜不倦的尋找著反物質(zhì)。 兩顆太陽大小的正反物質(zhì)天體相撞,是瞬間就消失不見的嗎?首先我們來定義下,太陽大小的反物質(zhì)是什么天體!我們可以想象到,如果是物質(zhì)的話,太陽大小必定已經(jīng)成為一顆恒星,那么太陽大小的反物質(zhì)什么天體?答案是同樣是恒星,因為兩者在相遇之前,所有的特性都一樣,它們同樣有四大基本作用力,也會因為引力而探索,超高溫下也可以突破庫倫斥力達到原子核結(jié)合的核聚變,所以如果有這樣大小的反物質(zhì),那么它將是一顆反物質(zhì)恒星。 兩者會相互吸引相撞嗎? 電子帶負電荷,而反電子則帶正電荷,稱之為正電子。另外如反中子反質(zhì)子這類強子則由和中子質(zhì)子電荷相反的夸克構(gòu)成。而由反質(zhì)子反中子和正電子構(gòu)成的原子就是反原子,即同種原子的反物質(zhì)。簡單的說帶電基本粒子的反物質(zhì)就是與之電荷相反的同種基本粒子,而中性的比如中微子則是自選相反的粒子。 電荷相反的帶電粒子相遇是它們不需要克服庫侖斥力,直接相遇并湮滅,但兩顆恒星級的天體遭遇卻完全不是這個結(jié)果,因為在這個規(guī)模上,統(tǒng)治天體運行規(guī)律的不是電磁力,而是引力,因此它們的相遇完全符合兩個正物質(zhì)的天體遭遇是一樣的。 所以它們會互相環(huán)繞,并且會將自身的引力通過潮汐的方式作用于對方天體上,兩者會拉的比較長,同時因為引力波能量的損耗,它們會逐漸互相靠近,在這個過程中可能會發(fā)生一些物質(zhì)交換,當這些物質(zhì)相遇時候就會發(fā)生湮滅! 但這個過程會比較有趣,初期我們會觀測到并不是屬于吸積盤所能產(chǎn)生的能量級別,因為湮滅是直接將物質(zhì)轉(zhuǎn)換為能量,著是核聚變和吸積盤的壓縮釋放輻射是不可同日而語的!此后這個規(guī)模會越來越大,遠超一般的恒星合并,在最后階段,兩者遭遇時候部分物質(zhì)的直接湮滅可能會導(dǎo)致兩個結(jié)果,直接讓這個雙星系統(tǒng)在合并過程中釋放出湮滅的能量而消失。
另一種可能則是由于合并時正反物質(zhì)湮滅的能量太大,直接摧毀了雙星系統(tǒng),并且正反物質(zhì)的碎片在宇宙中亂飛,從太陽那么大恒星的正反物質(zhì)湮滅來看,這個可能性更大一些,所以兩顆恒星在湮滅部分后會因為巨大能量被驅(qū)離,形成一團類似超新星爆發(fā)的,正反物質(zhì)交互的星云。 說不定銀河系中就存在這樣的星云。 |
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