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第五章 基本粒子和自然的力(7 / 9)

地获得足够能量进行这种转变,这样质子就要衰变。夸克要得到足够能量概率是如此之低,以至于至少要等100万亿亿亿年(1后面跟30个0)才能有次。这比宇宙从大爆炸以来年龄(大约100亿年——1后面跟10个0)要长得多。因此,人们会认为不可能在实验上检测到质子自发衰变可能性。但是,们可以观察包含极大数量质子大量物质,以增加检测衰变机会。(譬如,如果观察对象含有1后面跟31个0个质子,按照最简单GUT,可以预料在年内应能看到多于质子衰变。)

人们进行系列实验,可惜没有个得到质子或中子衰变确实证据。有个实验是用8千吨水在俄亥俄莫尔顿盐矿里进行(为避免其他因宇宙射线引起会和质子衰变相混淆事件发生)。由于在实验中没有观测到自发质子衰变,因此可以估算出,可能质子寿命至少应为1千万亿亿亿年(1后面跟31个0)。这比简单大统理论所预言寿命更长。然而,些更精致更复杂大统理论预言寿命比这更长,因此需要用更灵敏手段对甚至更大量物质进行检验。

尽管观测质子自发衰变非常困难,但很可能正由于这相反过程,即质子或更简单地说夸克产生导致存在。它们是从宇宙开初可以想像最自然方式——夸克并不比反夸克更多状态下产生。地球上物质主要是由质子和中子,从而由夸克所构成。除由少数物理学家在大型粒子加速器中产生之外,不存在由反夸克构成反质子和反中子。从宇宙线中得到证据表明,们星系中所有物质也是这样:除少量当粒子和反粒子对进行高能碰撞时产生出来以外,没有发现反质子和反中子。如果在们星系中有很大区域反物质,则可以预料,在正反物质边界会观测到大量辐射,该处许多粒子和它们反粒子相碰撞、互相湮灭并释放出高能辐射。

们没有直接证据表明其他星系中物质是由质子、中子还是由反质子、反中子构成,但二者只居其,否则们又会观察到大量由涅灭产生辐射。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

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