"

Sabtu, 14 Desember 2013

More on Matter vs. Antimatter



Kemarin , saya menulis kepada Anda tentang bagian 5 dari The Greatest Story Pernah Dikatakan , tentang bagaimana alam semesta datang untuk memiliki materi lebih dari antimateri di dalamnya . Dan banyak dari Anda benar menjawab bahwa saya telah memberikan terlalu banyak detail dan tidak penjelasan yang cukup .Jadi, saya ingin mencoba lagi untuk kalian semua . Berikut penjelasan , mulai dari awal.
The Universe meningkat pertama , peregangan datar dan membuatnya seragam , baik di mana-mana dalam ruang dan segala arah sama . Kemudian inflasi berakhir , dan semua energi yang membuatnya mengembang mendapat dibuang ke partikel dan radiasi . Bagian ini , ketika inflasi berakhir , bisa disebut " klasik " ​​big bang .
Radiasi dan partikel-partikel ini yang sangat energik , bahkan dibandingkan dengan apa pun yang kita pernah dibuat di laboratorium . Itu begitu energik yang tidak ada atom , inti , atau bahkan proton atau neutron . Apa yang perlu Anda lakukan , jika Anda ingin memahami apa alam semesta tampak seperti saat ini , adalah membayangkan partikel titik terkecil dan semua antipartikel mereka , terbang di sekitar dalam kelimpahan yang besar , dekat dengan kecepatan cahaya sebagai konservasi energi memungkinkan mereka . Ini berarti elektron , muon , Taus , semua enam quark , neutrino , dan semua antipartikel mereka dalam kelimpahan yang sama , di samping apa pun mungkin di luar sana .





Mereka juga cara yang lebih melimpah saat ini - sekitar faktor satu miliar - dari partikel materi hari ini . Tapi kalau ini semua kita punya di alam semesta - materi dan antimateri dalam jumlah yang sama - mereka akan memusnahkan diri ( seperti materi dan antimateri yang biasa dilakukan ) , sampai ada begitu sedikit partikel yang tersisa bahwa mereka tidak bisa menemukan satu sama lain dalam hal ini besar dan memperluas Universe .Tapi ini tidak terjadi , jika itu terjadi, hanya satu dari setiap seratus miliar partikel yang ada saat ini masih akan berada di sini , dan setengah dari mereka akan menjadi antipartikel . (Ini adalah turun dengan faktor sekitar 1020 dari partikel & antipartikel yang ada pada akhir inflasi . ) Jadi sesuatu harus terjadi yang membuat Universe memilih materi atas antimateri , dan pada tingkat sekitar satu partikel materi tambahan untuk setiap miliar materi / antimateri partikel di luar sana , jika hampir semuanya akan sirna pergi ke foton ( yaitu , light ) sekarang .

Jadi apa yang terjadi ? Nah , kita tahu bahwa ada beberapa kendala antara materi dan antimateri . Pertama , jika Anda memiliki partikel materi yang tidak stabil , sesuai antimateri partikelnya juga tidak stabil . Karena simetri antara materi dan antimateri , mereka harus memiliki total tingkat peluruhan yang sama , yang berarti mereka perlu hidup yang sama dan mereka harus mampu untuk membusuk menjadi sebaliknya , partikel yang sesuai . Dan akhirnya , apa pun yang mereka membusuk menjadi , ada hukum konservasi mengatakan kepada kita bahwa jumlah bersih baryon ( proton & neutron ) harus sama dengan jumlah bersih lepton ( elektron dan neutrino ) yang Anda buat .Ini berhasil menjadi luar biasa nyaman , karena kita memiliki alam semesta dengan jumlah yang sama dari proton dan elektron ! Tapi , saya ingin memberitahu Anda bagaimana hal ini terjadi . Ada banyak cara yang berbeda , termasuk (di sini datang beberapa nama ilmiah ) GUT baryogenesis , leptogenesis , baryogenesis elektro , dan mekanisme Affleck - Dine .Tapi mari kita membuat sebuah cara untuk melakukan ini itu bahkan lebih sederhana daripada ini , hanya untuk menunjukkan kepada Anda bagaimana hal ini mungkin . Bayangkan bahwa kita memiliki partikel baru yang disebut Y , yang netral dan tidak stabil , dan anti-partikel dengan , Y * . Ini adalah penting dan masuk akal , bahkan, tampaknya masuk akal untuk membayangkan bahwa kami telah menemukan setiap partikel tunggal di alam semesta , mengingat bahwa ada seperti berbagai energi yang signifikan yang tersisa untuk mengeksplorasi .Kita perlu untuk menghasilkan lepton untuk setiap baryon yang kami hasilkan , dan anti - lepton untuk setiap anti - baryon yang kami hasilkan . Kami juga harus menghemat biaya , dan kita perlu untuk Y dan Y * untuk memungkinkan jenis yang sama meluruh . Salah satu cara mereka diizinkan untuk menjadi berbeda dikenal sebagai pelanggaran CP , yang berarti bahwa partikel dapat membusuk melalui satu peluruhan rute yang lebih sering daripada antipartikel mereka lakukan , dan antipartikel dapat membusuk melalui rute alternatif lebih sering .Jadi katakanlah alam semesta ini penuh dengan - antara lain - Y dan Y * ' s . The Y dapat membusuk menjadi baik proton ( satu baryon ) dan elektron ( satu lepton ) , atau anti - neutron ( satu anti - baryon ) dan satu anti - neutrino ( satu anti - lepton ) . Dalam kedua kasus muatan adalah kekal dan kita bertemu hukum kekekalan kita tentang nomor baryon menyamai jumlah lepton . Apa yang melakukan Y * ' s ? Nah , undang-undang konservasi kami mengatakan bahwa mereka harus membusuk menjadi baik anti - proton ( satu anti - baryon ) dan positron ( anti - lepton ) atau menjadi neutron ( satu baryon ) dan neutrino (satu lepton ) .Tapi ingat apa CP - pelanggaran memungkinkan kita lakukan : itu memungkinkan Y untuk membusuk menjadi proton dan elektron lebih sering daripada mereka membusuk menjadi anti - neutron dan anti - neutrino , dan memungkinkan Y * ' s membusuk menjadi neutron dan neutrino lebih sering daripada mereka membusuk menjadi anti - proton dan anti - elektron . Ini berarti bahwa jika kita memiliki seribu Y dan seribu Y * ' s , 501 Y dapat menjadi proton dan elektron , sementara 499 menjadi anti - neutron dan anti - neutrino , sementara 501 Y * ' s bisa menjadi neutron dan neutrino , sementara 499 menjadi anti - proton dan positron . Proton dan antiproton , neutron dan anti - neutron , dan elektron dan positron semua akan menemukan satu sama lain , memusnahkan diri . Tapi apa yang akan tersisa ? Dua proton tambahan , dua elektron tambahan , dua neutron tambahan , dan sekelompok neutrino dan anti - neutrino .Dengan kata lain, materi lebih dari antimateri . Saya menyadari ini adalah topik yang sulit dan aku minta maaf aku tidak punya cara sederhana untuk menjelaskannya , tapi itu mungkin karena saya tidak punya cara sederhana yang saya mengerti . Jadi, tanyakan pertanyaan Anda di sini , dan jika ada cukup orang-orang baik yang jawab dalam jangka waktu yang wajar , saya akan membawa mereka pada di akhir minggu . Sementara itu , saya harap klarifikasi ini membantu !