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第一个原子是怎么产生的,我们又是怎么知道的?

编辑:网友投稿来源:互联网整理更新时间:2022-06-10 10:27:00

这个主题被称为原始核合成,即宇宙中第一种物质的产生。它仍在研究中,因为尽管我们已经了解了很多,但仍有一些我们希望回答的开放性问题。首先,我们知道如果一个地方有足够的能量,一个粒子就会出现。这是由爱因斯坦著名的方程E=mc^2预测的,在过去的100年里,我们在Tevatron和大型强子对撞机等核实验中观察到了很多次。它们主要操纵物质,但由此产生的碰撞也会产生高能光子,当其中两个光子碰撞时,它们会在瞬间产生一对大质量粒子。这对光子相互湮灭,产生两个更强的光子。

我们也知道宇宙在膨胀。如果我们把宇宙的时钟往回拨,我们就会到达一个点,那里有大量的能量集中在一个地方——当然,这足以产生大量的粒子对。我们必须假设不是所有的粒子最终都湮灭了,一些产生的粒子打破了对称性。我们知道对称性破缺是存在的,但我们还不知道在早期的宇宙中,是什么特定的机制使物质多于反物质。

产生的物质是热的和电离的,完全不透光。随着宇宙的膨胀,这些物质逐渐冷却,最终冷却到足以形成中性原子。中性原子对光是透明的,从那一刻开始的光就是我们所看到的宇宙微波背景辐射。这种现象在1948年就被预测到了,最终在1964年被发现。

我们还模拟了早期宇宙的样子,当时一定会产生什么样的原子(主要是氢,但也有氦和一小部分锂),并将其与宇宙的实际样子进行了比较。这场比赛几乎是完美的。

这就是第一个原子的来源:早期宇宙的足够能量,集中在一个地方,产生了粒子,形成了原子。我们知道这一点,是因为对宇宙的观测和实验结果。
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