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作者Amexity@kkcity.com.tw (豆腐渣曼), 信區: astronomy
標題【科普】反物質 十
時間KKCITY (Wed Jun 21 02:49:07 2000)
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十、反物質的終點


  (哇哈哈!終於要結束了,下官高興的嘴都合不攏 :p)
  

  科學家已進行過許多計算,試圖估量在久遠的未來,宇宙中遺留下來的

反粒子與粒子是否會完全「湮沒」;又或是總有一個極小量殘餘繼續存在?


  這種毀滅的過程,若沒有外力的干涉,是無法突然發生的。就拿一個電

子和一個正子來看;它們遇到後,會重新排列成一種像是迷你原子的所謂「

正子金屬」( Positronium)。在這系統中,兩個粒子以電力互相吸引,並

環繞彼此的共同中心跳著死亡之舞,最後才旋轉到一起歸於「湮沒」。


  粒子旋進中心所需要的時間,決定於正子金屬形成時,電子與正子的初

始距離。在實驗室裡,正子金屬的衰變會在極短的幾分之一秒內發生;但是

在外太空裡,因極少遭受干擾,所以電子與正子可以彼此束縛在非常大的軌

道上。據估計,在這種情況下,將需要十的七十一次方年,才能使大部分的

電子與正子結合成正子金屬。然而在大部分的情況下,它們的軌道會是直徑

許多兆光年的尺度,在這軌道上粒子的運動速率是如此之慢,以致需經過一

百萬光年才能前進一公分。所以電子與正子得蹣跚地經過十的一百一十六次

方年的旋進,才能相遇而共赴黃泉。儘管時程是如此遙遠,正子金屬的最終

命運乃在它最初形成的剎那,就已被封緘論定了。


  很奇妙的,並非所有的粒子和反粒子都需要以湮沒的方式收場。就在粒

子與反粒子各自尋找它們的異(電)性夥伴時,密度都會穩定地下降;這是

宇宙正持續擴張所導致的結果。隨著時間的流逝,正子金屬的形成將愈來愈

來愈困難,粒子與反粒子的湮沒也愈來愈不可能。所以雖然剩餘物質的微量

殘存會愈來愈少,但卻永遠不可能完全消失。我們總是可以在某些不斷擴張

的虛無空間裡,發現稀有而落單的粒子或反粒子。


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阿曼後記:

  歐歐,終於,打得好累,想得頭好痛,終於結束啦! :)
 
  本來下官還想談談反粒子對黑洞的消滅產生的「助力」,不過後來想想,

  反正下官也要開始講黑洞了,那就等講黑洞時再說吧!

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參考資料:

1﹒理察.費曼 牛頓出版    

2﹒大霹靂   天下文化

3﹒最後三分鐘 天下文化

4﹒新世紀物理研習叢書14 空間、時間和引力 牛頓出版

5﹒新世紀物理研習叢書15 探索原子核的奧秘 牛頓出版

6﹒牛頓雜誌 187~195
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