Re: [爆卦] 反氫原子束被CERN製造出來惹!!

[ijsfkira (ijsfkira)]

→ Israfil:如果說正反物質是互相對應的  那理論上反物質不是應該50%?  01/24 16:07
→ Israfil:所以反物質應該是被大量生產的結果嗎                      01/24 16:07


這位鄉民問了一個具體 實際 並且"宇宙"無敵超級重要的物理問題

當然我不是搞這方面的(其實台灣搞這個的還不算非常少)

只是以前修過門專題課 被台灣在這方面的權威教授洗腦教育痛罵過

勉強還有些印象 有一些小細節我也不一定懂

至少要給出個大略圖像我想還是沒甚麼大問題

只是有任何錯誤與不足還請專業人士糾正或補充


先大略解釋一下反物質 因為有別的鄉民在問

其實反物質很好理解 每種物質都有對應的反物質

當物質和反物質碰在一起時 就會互相湮滅 變成能量

反物質和正物質基本上"幾乎"擁有一樣的性質

除了帶相反電量以外 "幾乎"沒有甚麼差別(後面會解釋這個"幾乎")

值得一提的是 反物質最早是Dirac為了讓自己的方程式不出現矛盾而提出的假設物質

因為Dirac方程式是描述自旋1/2粒子(基本上就是描述電子的)理論

加上反物質這種想法太革命性了

所以Dirac一開始還以為這種粒子是帶正電的質子 雖然實際上兩個粒子的質量差距非常多

反電子也在很早的時候就在雲霧室裡找到了

其實單純只是製造的話 造出比反電子更複雜的反物質 這次並不是第一次了

只是至今為止 我們還沒有在宇宙中觀測到大規模的反物質


反物質講完了

那麼就有個重要的問題:為什麼宇宙中 似乎正物質遠遠比反物質更多呢?

如果一開始兩者是差不多多的話(這也是一般物理學家偏好的情況)

那麼早就宇宙一開始誕生的過程

正物質跟反物質都已經互相湮滅了 就根本不會有你我在八卦版上發廢文的可能性

－除非我們的定律對於正反物質有所偏差

那麼到底如何解釋宇宙會留下比較多的正物質呢?

這個重要的問題 物理學家A.Sakharov在1967年時就提出了
(當然這個A.Sakharov更為一般世人所知的 恐怕是他在政治上所扮演的腳色
他幫助蘇聯研發氫彈 卻得到過諾貝爾和平獎)

滿足三個條件 就可以解釋為什麼後來剩下的正物質比較多

1.重子數不守恆

2.早期宇宙膨脹的過程 曾經脫離熱平衡

3.C跟CP對稱破壞

前兩者我不打算在這裡解釋 也不詳細介紹為什麼A.Sakharov提出這三個條件

我只打算解釋最後一個到底是甚麼


甚麼是C和CP對稱呢?

C對稱指的就是 物理定律對於正粒子跟反粒子都是一樣的

CP對稱指的就是 將C跟P聯合在一起的對稱性

其中P(宇稱) 最簡單的講法是 物理基本定律應該對於左跟右沒有偏好

因為人們很早就發現了存在C破壞跟P破壞的物理現象

所以人們一直以為 就算C跟P都破壞了 將C跟P聯合在一起 應該還是對稱的

而要這些條件的真正原因

是因為希望早期宇宙所產生的各種正反物質

能在正物質 反物質 經由彼此交互作用力影響湮滅之下

留下比較多的正物質


那麼 首先 實驗上到底有沒有發現這些對稱破壞呢?

我已經說了 C對稱跟P對稱很早以前就早到反例了 是在弱作用造成的衰變現象之中

人們本來以為弱作用在CP下應該是對稱的

但最終沒有人預期到 在K介子的衰變之中 人們觀測到極小(接近千分之一)的CP破壞!


而理論上 究竟應該怎麼解釋CP破壞呢?

答案是 至今為止沒有辦法從任何一個基本原則 來告訴我們為什麼會有CP破壞

我們能做的 僅僅只是根據實驗結果

努力試著調整參數 將依據其他原則而被有一些限制的理論 能夠解釋我們的實驗

這就是2008年 小林跟益川教授得到諾貝爾獎的原因

他們為了解釋K介子的CP破壞 而假設夸克必須要有三代(六種)

雖然他們的工作基本上沒有太多數學複雜度可言XD

其實就是本來的理論已經沒參數解釋K介子的CP破壞

他們找到了地方 多塞進了自由度 因此有更多的參數來解釋現象

儘管如此 他們的理論能夠解釋K介子的CP破壞 並且第三代夸克後來也找到了



但這就是故事的完結嗎?

當然不是 因為我們發現的CP破壞實在是太小了 根本不足以解釋宇宙為什麼留下了正物質

於是乎 各種尋找別的CP破壞來源的實驗依然還在進行

其中最重要的實驗之一 就是期望在B介子系統中 觀測到新的CP破壞現象

這方面 世界上有兩個專門做B介子實驗的地方 分別是義大利的BaBar和日本的Belle

我之所以特別指出來

除了要指出這世界上最前沿的高能實驗並不只有找Higgs跟超對稱的LHC而已

另外也是因為台灣也有一些物理學家 在這上面默默付出了很多的時間和努力 有些成果
(甚至曾經有一些轟動的結果)

這不一定是這麼容易的事的

要知道 現在的國際高能實驗 越來越走向國家間合作 有能力的大國終究還是握有掌握權

除此之外 關於微中子的CP破壞

或者究竟為什麼 CP破壞只出現在弱作用力 而並非強作用力中

這些都是最前沿 仍未解的物理學問題



打了這麼多 應該有很多人已經end了吧

畢竟這些東西並不像很多聽起來酷炫的理論一樣神奇

然而 CP破壞卻是第一級重要的物理問題 比起很多聽起來很重要的物理問題都實際的多

並且 在這個問題上 物理學家已經長年沒甚麼進展...

我們甚至根本就沒有任何一個原則 可以告訴我們究竟為什麼理論會或不會有CP破壞

即使我們有如此多的物理天才 和各種的奇思異想

卻終究唯有靠著實驗學家再進一步發現些甚麼 我們才能真正對於這個問題有實質的進展

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※ 發信站: 批踢踢實業坊(ptt.cc)
◆ From: 77.247.182.241
※ 編輯: ijsfkira        來自: 77.247.182.241       (01/24 19:30)
噓 HD0621:喔~你在說啥?????
推 mahoro:已讀
推 rookiebear:嗯嗯 說得不錯 正想發文被你搶了
推 lolic:明明是中文 卻半個字都看不懂…
推 MathforPhy:有沒有高能物理很喜歡對稱的八卦??
推 watashiD:...太多代號了
推 JACK987:這問題理論物理學界到現在還搞不懂
推 louic:真得不懂...太專業了！
※ 編輯: ijsfkira        來自: 128.42.152.216       (01/24 19:35)
推 rockjay04:阿鬼  你還是說中文吧
我知道這個可能很難解釋的讓各位覺得清楚
我其實只是很想能讓各位明瞭 這個問題絕對是非常重要的 是你我存在的關鍵所在
※ 編輯: ijsfkira        來自: 128.42.152.216       (01/24 19:38)
推 evilture:喔 喔喔
推 kwinner:我是end的
推 azukitw:專業給推
推 dnek:其實有個平行時空，反物質比正物質多！
推 chpohoa:不是自發對稱破缺嗎
推 wonder007:大致上都對 不過用營養午餐當單位會更好
推 hahacc:我有一理論  綜觀整個大宇(不只一個) 所有物質守恆
→ hahacc:                     宙
→ hahacc:所以其實整體還是守恆的
→ fth862:我很認真的看完了 但我還是他媽不懂再說三小
→ drumsets:沒錯沒錯 就是這樣 我最近也在針對這個問題加以研究
推 st903202xp:認真給推 大概知道你想說什麼了
推 doun:總算有點懂了 但CP破壞到底是甚麼XD
恩 CP對稱就是 也許物理定律有偏好左跟右 或者對於正粒子跟反粒子都不太一樣
但是如果你同時將左變成右 "並且" 又將正粒子變成反粒子
那麼物理定律會跟變換前一樣 而你看到的這個變換後的現象就算出現在自然中
你也不會覺得奇怪 因為他可以用你的定律來解釋
所謂的CP破壞 就是發現某些現象不滿足這個對稱性
這就是我所能想到最簡單的回答

或者 真的要說 物理學家普遍相信CPT是對稱的
T對稱指的就是時間反演的對稱:物理定律在時間反演下是不變的
意思是 假如你把所有基本物理現象拍個電影 然後逆著放
你永遠都無法分清哪一些是真實存在世界 哪一些是逆著放的

在量子場論的架構下 也可以證明CPT永遠是對稱的

所以CP破壞了 T也一樣被破壞了
換另外一個角度來看 你也可以說
CP破壞指的就是:
如今有某些現象 是你錄起來 到著放
會發現這種倒著放所看到的現象
不可能出現在真實物理界之中 因為你的基本定律無法解釋

只是我不喜歡這種說法 因為就算CPT定理錯了
充其量也只是理論物理學要改寫而已 這一點畢竟不是沒有發生過

→ face0079:依你對CP對稱的敘述 我想沒人看得懂
推 avgirl:不錯喔~~~~~
※ 編輯: ijsfkira        來自: 128.42.152.216       (01/24 19:59)
→ pinkowa:我有個問題,反物質的粒子做能階跳躍,發的一般的光嗎?
推 nwtk:快推  免得人家說我看不懂 >"<
推 k03004748549:大家都不知道  其實是因為宇宙分裂惹
推 saw123:專業推啊！！！
→ adsl7749:跟我的看法差不多 只是原PO有些地方不夠精確
推 kuma5566:完了我很仔細的看完但是基礎知識太少完全沒看懂
推 NokiaX9:弦論有機會解釋這一切，再推下去，就是宗教問題了
→ NokiaX9:還是我也來發一篇@@
※ 編輯: ijsfkira        來自: 128.42.152.216       (01/24 20:00)
推 kipi91718:跟我的想法差不多 不過有些地方可以用再口語化點的解釋
推 cloudin:這篇對我這種麻瓜比較難懂了，要多看幾次XD
推 kidhsu:直接END
→ x94fujo6:雖然你看起來好像在解釋 但其實沒有
推 eisenccw:強！
推 greedypeople:CP嘛 我知道啊 在火箭打球對吧
→ theword:哥只能說理工人真的很不會解釋東西...
推 KOBER81:優文推一個
推 AAPL:看完了
推 oselisdu:前面還聽得懂 講到CP我完全不知道你在講什麼...
推 iem2000:我相信平行時空論 另一個反物質宇宙
推 saedn:好有趣! 雖然看不太懂!  再多寫一點!! 可以嗎 XDDDD
推 atuatu:嗯跟我想的一樣
推 hieihiei:我看完了我很想懂 給個推
推 widec:呃 我真的end了 什麼C啊P啊 看不懂 XDDDDDDDDDDD
推 LCamel:辛苦了
推 toykilled:這種文章看不懂也要裝懂推
推 after1:太專業 沒END也看不動XD
推 Rhuarc:嗯嗯，我沒有end，不過還是看不懂。
推 mdkn35:我看完惹 但是有一些看不懂...
推 space20021:物理系推
推 kibou:助教!!  重子是什麼??
推 Derp:恩  CP值頗高
推 chaoweilin:那暗物質呢？
推 sharkimage:認真的看到一半就不行了@ @
推 ckgegg:專業文阿
→ ckgegg:這沒一點背景知識真的很難懂啦 XD
推 perching0120:因為CP破壞會造成蛋蛋左右不一樣大嗎?
推 tchavelier:認真
推 flashseal:End 給推
推 divingwolf:
推 x284yk6cjo5:耐住性子沒有end到最後  只能理解1%吧....崩潰太專業
推 terryporter:高能物理 我無法理解
推 alayaosu:想像成順/逆時鐘旋轉的粒子應該要對秤，一樣多，然而不是
→ LunaDance:我以為CPT目前是嚴格對稱?  就算CP破壞CPT應該還是對稱?
→ ijsfkira:恩 物理學家相信CPT是嚴格對稱的 所以當有弱作用有CP破壞
→ ijsfkira:那麼弱作用應該也會有T破壞 因為CPT在一起必須對稱
※ 編輯: ijsfkira        來自: 128.42.73.102        (01/25 02:37)
推 OldYellowDog:看不懂還是推一個XD
※ 編輯: ijsfkira        來自: 128.42.73.102        (01/25 03:28)
推 gungunit:幹 這真是太酷了 推
→ TaiwanHero:你解釋的比維機還難懂是怎麼回事....
推 len53:是我太笨還是你解釋太爛
推 Beetch:看不懂可是給推
※ rouzyuu:轉錄至看板 StarTrek                                     01/26 01:14
※ roujuu:轉錄至看板 StarTrek                                      01/26 01:15
→ roujuu:借轉『StarTrek』板，謝謝。^_^
推 WrongHole:
推 tsioge:我比較prefer超對稱那塊ㄎ