反粒子|宇宙20｜宇宙应该“空无一物”，为什么却有物质？反物质消失之谜反中微子

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【反粒子|宇宙20｜宇宙应该“空无一物”，为什么却有物质？反物质消失之谜】

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你想过没有，为什么宇宙中会有物质，而不是什么都没有？为什么会有你、有我，又有她？这个问题是当今宇宙学，乃至整个物理学最大的一个难题。
那我们是啥？我们是正物质，因为我们是由质子、中子和电子组成的，所以问题是宇宙中为什么会有，质子、中子和电子？
那么产生这个问题的原因是，重子数守恒和轻子数守恒，这里我解释一下，质子和中子是重子，电子是轻子，因为一个重，一个轻，所以叫重子和轻子。
重子数守恒和轻子数守恒说的是，宇宙中重子的数量和轻子的数量保持恒定，不会发生变化。
你看，日常生活中的化学反应只会涉及到化学键的断裂和结合，就算是核反应也只是原子核的分裂与重组，并不会影响到重子和轻子，也不会让他们的数量发生改变。
其次就是β衰变，中子在经过βˉ衰变以后，会变成质子、电子和反电子中微子，从这个反应中可以看出，重子数依旧没有变化，只不过是一个中子变成了质子，虽然生成了电子，但又生成了一个反电子中微子，这也叫轻子，但它的轻子数和电子的轻子数相反，所以相互抵消，轻子数依旧没有变化。质子到中子的β＋衰变也一样，变来变去并不会改变重子数和轻子数。
所以就我们目前所知，在当今的低能宇宙中，我们无法改变重子和轻子的数量，那有些同学就要问了，那我拿一个反质子或者一个反电子，跟质子和电子一湮灭，这不就破坏他们的数量守恒了吗？
对！确实可以！但问题是，你去哪找反质子和反电子？要知道，我们所有的实验和观测都表明，当你想要创造一个反物质的时候，同时会创造出一个与之对应的正物质，当你想要毁灭一个正物质的时候，必须要毁灭一个与之对应的反物质。
就拿电子来说，狄拉克的方程预示着电子具有负能量，也就是在原子的基态之下，还有负无穷个能级，这些能级都被具有负能量的电子给填满了。
所以具有正能量的电子才没有掉入负能级，这是因为泡利不相容原理，因此真空在我们看来就是一个负能量的海洋，海平面就是能量的0点，海平面之上就是正能量的世界，这就是我们常听说的狄拉克之海。
既然在0点以下的能级中还有电子，那这些电子就应该能被激发出来，跃迁到正能量的世界，对吧，所以我们只要给真空中注入能量，比如说用一个伽马光撞击原子核，当这个伽马光子的能量等于2mc^2 ，其中m是电子的质量，我们就能把真空中的电子给他激发出来，那么失去电子的真空就会留下一个空穴，这个空穴会表现出正电荷，这就是我们所说的正电子。
所以说，我们只要创造一个正粒子，就会在真空中留下一个与之对应的空穴，这个空穴就是它的反粒子，正反粒子很快就会湮灭掉，然后释放出刚才激发的能量，说白了就是这个激发出来的正粒子很快就会回到空穴中，也就是跃迁到了更低的能态，然后就释放出能量了。
所以我们不可能改变现今宇宙中的重子数和轻子数，因此我们认为在现今的这个低能宇宙中重子数和轻子数是守恒的。