“宇宙另一半”消失还是隐匿? 反物质恒星或是破解谜题的关键

  反物质和正物质的质量和电荷数是一样的,但电荷的符号不一样,是相反的。通常,原子核带正电,电子带负电。反物质则是正常物质的镜像,它们拥有带正电荷的电子和带负电荷的原子核。

  李祖豪 中国科学院高能物理研究所研究员

  多年来,科学家渴望能够在宇宙中找到反物质的蛛丝马迹。近日,据媒体报道,根据国际空间站上携带的阿尔法磁谱仪粒子探测器收集到的数据,科学家推测宇宙中的反物质可能比我们认为的要更多。此前,就有一些科学家认为,反物质可能以反物质恒星的形式存在于宇宙之中。

  什么是反物质?反物质和物质是彼此的镜像吗?反物质恒星真的存在吗?带着这些问题,记者采访了相关专家。

  反物质从科幻走向现实

  科学作家戈登·弗雷泽在《反物质:世界的终极镜像》一书中写道:“反物质对星际迷航中‘企业号’的运行是决定性的,要是没有反物质,就没有星际迷航。”此言不虚,在电影《星际迷航》中,反物质是星际旅行的基础,“企业号”飞船正是以正反物质湮灭产生的强大能量作为推力,实现超光速飞行。

  而在小说家丹·布朗的小说《天使与魔鬼》中,欧洲核子研究中心(CERN)的科学家在实验室中制造出了反物质,仅需0.25克的反物质就足以在顷刻间毁掉梵蒂冈。

  反物质不仅存在于电影情节和文学创作中,还是科学研究的重要方向之一。中国科学院高能物理研究所研究员李祖豪认为,要认识反物质,便绕不开这几个名字:

  1928年,“反物质之父”保罗·狄拉克写下了一个用来描述电子的方程,这个方程也就是后来大名鼎鼎的“狄拉克方程”,它使年仅26岁的狄拉克在科学界一举成名。狄拉克方程在理论上预言了反物质的存在——一个电子必须有一个等量但带着相反电荷的对应粒子。狄拉克将这些新粒子称为“反粒子”。

  1929—1930年,我国物理学家赵忠尧在实验中观测到了“反电子”存在的痕迹,其论文为研究“正—负”电子对的产生提供了证据,在反物质的研究中,留下了中国科学家的“足迹”。

  让反粒子从理论走进现实的是美国物理学家安德森。1932年,安德森宣布在宇宙线中发现了“反电子”,证实了反粒子的存在。1936年,年仅31岁的安德森凭借这一发现和科学家赫斯分享了诺贝尔物理学奖。

  1955年,张伯伦和塞格雷等科学家利用高能质子同步稳相加速器成功“捕捉”到了反质子,二人在1959年分享了诺贝尔物理学奖。随后,科学家们陆续制造出了反中子和反氘核等反粒子。

  1995年,欧洲核子研究中心的物理学家奥尔勒特带领团队进行了第三次制造反物质原子的实验,在为期3周的反质子与氙原子的碰撞实验中,一共产生了9个反氢原子,其平均存活时间为一亿分之四秒,以接近光速行驶了十几米,然后就与正物质发生湮灭。这意味着,在实验室成功制造出了第一批反物质原子——反氢原子。

  实验室成功制造出了反物质。那么,宇宙中的反物质栖身何处呢?

  1997年,美国天文学家宣布,他们利用康普顿伽马射线天文台,发现在银河系上方约3500光年处有一个不断喷射反物质的反物质源(银心反物质喷泉)。后来的研究显示,银河系中心确有大量不明来源的反物质,但并非以“喷泉”的形式存在。

  2011年,阿尔法磁谱仪粒子探测器升空。目前科学家已通过这一设备观测到反氦四候选事例。“反氦四是反氦原子核,被认为不太可能由宇宙线碰撞产生。”李祖豪解释道,“所以,如果能证实宇宙线中存在反氦四原子核,将是反物质天体存在的有力证据。”

  正反物质本为“一母同胞”

  反物质的存在被确定了,但新的问题又出现了——反物质究竟长什么样?与正物质相比,它有何不同?反物质来自何方,又去往何处?

  通俗地说,反物质世界是我们现存世界的镜像,其构成元素、外观甚至光谱结构看上去都与正物质世界别无二致,仅仅在某些物理特性上有差异。

  “反物质和正物质的质量和电荷数是一样的,但电荷的符号不一样,是相反的。”李祖豪表示,“通常,原子核带正电,电子带负电。反物质则是正常物质的镜像,它们拥有带正电荷的电子和带负电荷的原子核。”

  欧洲核子研究中心的一项研究显示,氢原子和反氢原子的光谱结构看起来是一样的。欧洲核子研究中心还表示,到目前为止,反物质看起来就像我们所知的普通物质。

  据李祖豪介绍,科学界普遍认为,宇宙大爆炸早期曾产生了数量相当的正物质和反物质,可以说二者“一母同胞”。但如今在地球附近几乎看不到天然存在的反物质,这被称为“反物质缺失之谜”。

  理论上,宇宙大爆炸时所产生的粒子与反粒子数量应当相同,但为什么现今我们所看到的都是正粒子?反粒子去哪儿了?

  李祖豪介绍道:“目前有两种假设:一种认为,由于大爆炸产生的正反物质在宇宙演化中的性质不同,反物质逐渐消失,只剩下正物质,不过目前的实验结果并不支持这一结论;另一种认为,大爆炸产生的物质和反物质分别处在宇宙的不同区域。”

  换句话说,反物质要么“不辞而别”,要么隐入宇宙深处。

  只能等待反物质“自投罗网”

  “反物质缺失之谜”长久困扰着科学家,关于反物质的假设也层出不穷。其中一个假设认为,反物质可能以反物质恒星的形式存在于宇宙之中。这个假设意味着,如果反物质恒星存在的话,反物质就有可能构成“宇宙的另一半”。

  为了验证这个假设,我们该如何寻找反物质恒星?

  李祖豪表示,严格来说,现有的研究无法寻找反物质恒星。当前国际范围内唯一在太空探测反物质的磁谱仪——阿尔法磁谱仪已在国际空间站工作了10余年,它的主要任务是寻找反物质和暗物质,精确测量宇宙线的成分和能谱以研究宇宙线起源。然而,阿尔法磁谱仪被固定在国际空间站上。因此,严格来说,在现有的研究条件下,我们只能等待反物质进入磁谱仪的探测范围,而无法主动寻找反物质及反物质恒星。

  目前主要有两种探测宇宙中反物质粒子的手段,一种是通过磁谱仪直接探测反物质,另一种则是通过高能探测器探测正物质和反物质湮灭产生的高能光子判断反物质的存在。探测及验证反物质恒星存在的困难在于,判断反物质乃至反物质恒星存在,需要基于对宇宙中带电粒子的观测。但和具有指向性的光不同,带电粒子不具有指向性。因为在传播过程中,带电粒子容易受到磁场的影响不断地改变方向。因此,哪怕探测到了反物质粒子,也无法判断其来源,科学家无法对拥有数百万年“旅行史”的反物质粒子“寻根究底”,追溯其源头。因此,对反物质恒星的探测和验证也就变得尤为艰难。

  尽管如此,仍有许多科学家对探寻反物质以及反物质恒星的存在报以热忱。

  李祖豪表示,如果反物质恒星存在的话,它将是完全由反物质构成的,其中所有的基本粒子都有与我们现今世界粒子一样的质量和寿命,但电荷符号等基本物理特性是相反的,这对我们已知的所有物理规律具有怎样的影响,还有待理论学家的计算和实验验证。

  法国科学家曾计算出可能潜伏在宇宙中的反物质恒星的最大数量。科学家认为,反物质恒星会像正常恒星一样发光,且每40万个普通恒星中或将存在一个反物质恒星。然而,这一假设是否成立,仍有待进一步验证。

  “今人不见古时月,今月曾经照古人”,和时年138亿岁的深邃宇宙相比,代代更迭的人类显得异常渺小,许多关于宇宙的问题,只能等待时间来给我们答案。也许在高能探测器和磁谱仪不曾看向的角落,有着来自反物质恒星的光,只等人类的惊鸿一瞥。

  来源:科技日报

老胡问,全水泥装修清洁方便吗?
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吳曉樂知道,從今以後自己就是一個有筆的人了。
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出版後,有小孩跑來跟吳曉樂說那個書裡的誰根本是自己的寫照。吳曉樂百感交集,因為她知道書裡的那個誰後來怎麼了。「但我只能問他,那你現在過得好嗎?」後來她理解到,作品跟道德應該鬆綁,那是她看《薩爾加多的凝視》的領悟。「任何一個藝術去介入生命都一定會挨罵。但那就是二十四歲的我所看到的一切了。」
《你的孩子不是你的孩子》後來改編成影集,懸疑感加劇。「我問編劇簡士耕說,為什麼要編得那麼鬼?」簡士耕說他有小孩,他知道什麼時候人會跨過線。影集上映後引起熱議,受傷的小獸,跨過線成為非人的成獸,很多人在影集中第一次看到自己面目全非的模樣。簡士耕告訴她,第一個跳出來指認的人是一定會被罵的。「謝謝他這樣跟我說,不然我很難原諒我自己。」
接下來,她開始寫小說,所見所聞以精巧的技法鋪排架構,層層堆疊,直到原型人物可被辨別的氣味消失,留下來的文字可以說已經是謊言,卻又句句屬實。《上流兒童》的女主角陳勻嫺也是如此誕生。
陳勻嫺的角色原型是吳曉樂認識的人,「她是一名很努力要讓下一代不一樣的母親。是一隻努力的變色龍,想要去一個更高的地方。」吳曉樂說角色原型曾跟她說過一個笑話,關於孩子問為什麼不能請同學來家裡玩,原因是家裡容不下所有的同學和他們的「阿姨」。阿姨指的是孩子們的褓母或陪讀。吳曉樂指了指自己的空間說:「十個小孩就要再加十個阿姨,二十張椅子的客廳。那也只是基礎。怎麼塞下啊?」為了寫這本書,吳曉樂採訪各種母親與她們的生活圈,沉潛各式教養團體。她發現對媽媽最苛刻的永遠是媽媽,「媽媽們互殺是很可怕的⋯⋯」吳曉樂看得好清楚,貧窮如何讓一個人羞愧到把自己縮小,階層又是如何使一個人彎腰到將自己對摺。
「因為我們家很窮啊!」第一次辨識階級的模樣,是讀台中女中的時候。先是父母職業,再來是寒暑假要去哪,兩個問題下來貧窮見光。「朋友問我:妳怎麼考上台大的?因為台大是學費最便宜的大學。每個學期三萬或五萬乘以八學期,二十四萬還是四十萬,那是妳二十三歲要背的債!」現在回頭看,吳曉樂說她很謝謝自己處在這樣的位置。「因為我往上看,我會知道上面是什麼,可是他們往下看,看不清楚的。沒有的人看有的人,看得比較透。」
只是看太深,也很可能會回不來。
「很像牽亡魂的時候港片裡師父會講,一炷香燒完你一定要回來這個世界。我就是忘記回來,下去太久。」
花了一年多寫《我們之間沒有秘密》,讓吳曉樂長出滿頭白髮。爬梳大量資料,尤其讀心理諮商的訪談資料,真實的紀錄文字使她陷入。「看完你會知道說,當一個人很小的時候被性侵,他就會失去語言,不曉得怎麼跟人類說話。」那段時間,吳曉樂的月經遲來了三個月,後來有前輩告訴她這是替代性創傷。寫一個故事,然後替角色負傷。
小說中傷痕累累,書中沒有一個人能夠真正的誠實,加害者和被害者都不是單純的極惡或極善,所有人都無法被分類。「人在受害之後,很容易長出再傷害別人的心,這很正常⋯⋯畢竟我是學法律出來的,對。所以我會比較相信這件事情。」
大學時期讀法律系是媽媽的盼望,她也曾為此與媽媽有過死結,沒想過法律系替她掙出一個獨特的觀看位置。「讀法律系時有一個訓練,你不能只站在哪一邊啊,所以兩邊都要想。」被吿或原告,被害或加害,吳曉樂可以上身兩邊,從兩處交換對看。而現在的交友圈也分野明確,使她站在一個有趣的中間。「法律圈的朋友說我是一個很會做夢的人,藝文工作的朋友又會說:喔妳好實際喔——但我想這就是我快樂的地方吧,我很容易是中間的人。」因為常站在中間,吳曉樂很厭煩那些急於分類的人們。
吳曉樂問我覺得《致命登入》裡面何青彥對陳信瀚是愛情嗎?我說那大概是一種沒有辦法被歸類的情感。「謝謝。」她鬆一口氣的樣子。「為什麼大家對於親密,只有愛情?因為不曉得那是什麼吧?不要這麼懶,你就是讓它在那邊,就算你不知道那是什麼,但你覺得還不錯,那就好啦!」
2021 年出版的《致命登入》談人的兩種「看」:天生看得見,像男主角陳信瀚,能夠看到將死之人的黑霧纏身;看不見但後天很努力地去看,像角色陽陽,非要把事情看清楚而奮力付出。「假設陳信瀚是天生視力1.2,陽陽就是要去找眼鏡的人,她很努力地去找她的眼鏡。」
「有些人天生,或可以理解為天賦,就可以看到比別人還多。」吳曉樂舉例和別人同看一本書,為什麼這個人可以想到這麼多,但那個人不行;或,她說家族中曾有人可以看出別人的命。問吳曉樂,覺得自己是不是也是天生看得見的人?她話接地很緊:「對,所以很煩。我很容易看穿別人。他們說話的方式、肢體都暴露太多訊息了。」例如情侶關係能不能長久,例如採訪對象願意或不願意。
看到了,然後呢?家族中那個看得到命的人。後來得了癌症。「看這個東西,會產生巨大的消耗。我知道我不能這樣消耗自己。」以及,吳曉樂知道每個人都有自己要承擔的,大多時候他人能做到最好的就是——聆聽。
「以前很多人問我,為什麼學生都願意聽我上課。因為我會先聽他講五分鐘。」每次上課前一個問題,過得好嗎?聽學生聊一下跟朋友吵架的事,講完了,接下來的時間學生會比較甘願換他聽課。這一份聆聽在《致命登入》卻成為犯罪手法。
故事中少女夕梨被犯罪集團「學校」引誘,自願成為囊中物,甚至被救出後還是深深相信自己沒有被騙,犯人成功的關鍵是「耳朵」。吳曉樂聊起近年有一種慢火燉煮的詐騙手法,長時間在社交軟體上陪伴、聊天,「他們很會聽話喔,會一直聽你說話。」到了第八、九個月開始透露手頭有點緊的訊息。吳曉樂帶點狠勁地形容當一個人掏心掏肺,下一步就是掏錢了。「人很寂寞啊,很多時候我們付錢都是為了消除寂寞。」聆聽可以救人也可以毀人,吳曉樂以文字耐心鋪陳一線之隔的翻轉。
談詐騙,吳曉樂略顯得意地引用陳雪的話:所有作家都是被文學耽誤的詐騙集團。「我們都在創造一個世界,我們知道要怎麼樣讓一切符合邏輯⋯⋯可是我們沒有在騙錢,反而在寫不怎麼賺錢的小說。」聆聽、觀看以及創作都是中性的,取決於人如何使用這把利器。
「創作者最難最難的是,你要保養你的心。臉還可以用SK-II、鳳凰電波⋯⋯可是心是最難的,創作者是在用這顆心工作的。」吳曉樂在成為作家的路上也曾偏移,初期網友的讚美或批評使她的心高速運轉,「我會一直想要去反應,覺得心好像一直跑,一直在追一個不是自己的東西。」直到被編輯提點要與外在聲音保持安全距離,她才慢慢學會如何對待外界多一點開玩笑的彈性。「我現在都稱自己『阿姨』,網友對我實施的年齡霸凌就失效了,反而覺得啊好親切噢,我就是阿姨。」
吳曉樂的編輯還很常在說服她一件事——「就是,我是個作家。」吳曉樂苦甜地笑了一下,說自己真的是對自己很苛刻。直到此刻,對於自己是不是一個作家,她說:「每天都要問自己啊,今天我是一個作家嗎?」,很苛刻。吳曉樂所見的世界解析度之高,卻同時嚴格地不輕易固著,落入眼裡的一切都有複合多重面向,就連「作家」之於自己也是流動、可能改變的身份。
如果這個世界上有一款從吳曉樂的視野看出去的濾鏡,那她希望對焦之物都被虛線匡起。靈感來自使她煩躁的打卡拍照景點,看著不同人在一樣的地點擺一樣的動作留念,「我都有點茫,想說到底是誰去過哪裡?」在她眼中,那些人爭相模仿想要拍下最好的自己,卻是彼此在取消彼此的存在。「那些虛線是要提醒你,在這裡,你其實可能是可被取代的喔!我覺得很有趣啊,大家可以被剪掉,然後有一個空洞,我可以貼上任何人⋯⋯」
可以想見,吳曉樂今天應該也有拿這款濾鏡看鏡子裡的自己,然後問:「今天我是一個作家嗎?」


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