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第五章 基本粒子和自然的力(9 / 10)

因此,们相信,所有星系是由夸克而不是反夸克构成;看来,些星系为物质而另些星系为反物质也是不太可能

为什夸克比反夸克多这多?为何它们数目不相等?这数目有所不同肯定使们交好运,否则,早期宇宙中它们势必已经相互湮灭,只余下个充满辐射而几乎没有物质宇宙。因此,后来也就不会有人类生命赖以发展星系、恒星和行星。庆幸是,大统理论可以提供个解释,尽管甚至刚开始时两者数量相等,为何现在宇宙中夸克比反夸克多。正如们已经看到,大统理论允许夸克变成高能下反电子。它们也允许相反过程,反夸克变成电子,电子和反电子变成反夸克和夸克。早期宇宙有时期是如此之热,使得粒子能量高到足以使这些转变发生。但是,为何导致夸克比反夸克多呢?原因在于,对于粒子和反粒子物理定律不是完全相同

直到1956年人们都相信,物理定律分别服从三个叫做C、P和T对称。C(电荷)对称意义是,对于粒子和反粒子定律是相同;P(宇称)对称是指,对于任何情景和它镜像(右手方向自旋粒子镜像变成左手方向自旋粒子)定律不变;T(时间)对称是指,如果们颠倒粒子和反粒子运动方向,系统应回到原先那样;换言之,对于前进或后退时间方向定律是

1956年,两位美国物理学家李政道和杨振宁提出弱作用实际上不服从P对称。换言之,弱力使得宇宙镜像以不同方式发展。同年,他们位同事吴健雄证明他们预言是正确。她将放射性元素核在磁场中排列,使它们自旋方向致,然后演示表明,电子在个方向比另方向发射出得更多。次年,李和杨为此获得诺贝尔奖。人们还发现弱作用不服从C对称,即是说,它使得由反粒子构成宇宙行为和宇宙不同。尽管如此,看来弱力确实服从CP联合对称。也就是说,如果每个粒子都用其反粒子来取代,则由此构成宇宙镜像和原来宇宙以同样方式发展!但在1964年,还是两个美国人——J·W·克罗宁和瓦尔·费兹——发现,在称为K介子衰变中,甚至连CP对称也不服从。1980年,克罗宁和费兹为此而获得诺贝尔奖。(很多奖是因为显示宇宙不像们所想像简单而被授予!)

个数学定理说,任何服从量子力学和相对论理论必须服从CPT联合对称。换言之,如果同时用反粒子来置换粒子,取镜像和时间反演,则宇宙行为必须是。克罗宁和费兹指出,如果仅仅用反粒子来取代粒子,并且采用镜像

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