如果我们人类某天具备了星际旅行的能力,并且正在搞星际间的外交,那么快速的区分正反物质外星球是十分必要的。如果遇见反物质星球贸然降落或跟那里的外星人握手,那么将是一阵火花带闪电。那么小编就带大家轻松的分辨正反物质的区别。
如果你正在靠近某个遥远星系中的一个星球,不确定它是由物质还是反物质构成,(正反物质会湮灭)因此也不知道着陆是否安全。但这个星球上居住着友好的可爱的外星人,你们之前已经通过无线电波沟通过了。他们还派了仪仗队,敲锣打鼓,每个外星人手里拿着小红花欢迎你的到来,而且它们非常了解人类,对物质和反物质的一切知识跟我们一样也了如指掌。
在沟通中,他们坚称自己是由物质构成的。毕竟,没人会习惯将自己的族群定义为?反?。那我们怎么才能知道他们词典中的意思和我们的一致呢?通过什么问题才能准确无疑地确定他们的构成和我们一样,或者他们是反外星人?
如果物质和反物质永远是完美对称平衡的,我们就没有办法完成判断,要不然就只有赌一把,直接降落或者发射一个无人探测器观看它进入大气层或反大气层时发生的情况。如果我们的物质进入反物质大气中瞬间就是一道闪光,连渣都没有。不过,万幸的是我们已经知道物质和反物质间存在不对称,虽然很微小,但确实存在而且可测量,通过一种电中性K介子的行为就能揭示物质和反物质的区别。当这种K介子衰变时,会产生一个既非正电亦非负电的介子,同时还有一个单独的电子或者正电子。如果物质和反物质完美对立,这两种衰变也应该精确匹配,每种衰变的概率应该相同。但是实际上它们存在轻微的差异。
自然界中的K介子和反K介子总是配对存在的,其配对方式使得它们有时会迅速消亡,但是有时又会长时间存活。这两种情况有明区别,被称为短寿命和长寿命配对。这两种配对都显示出了物质和反物质之间的不对称,只是长寿命配对的效应更明显,其衰变过程中放出正电子的概率略大于负电子:每统计2000个事例,平均有1003个事例发射正电子,997个发射负电子。如此一来,现在我们就有问题问外星人了。
首先,我们需要识别K介子。和外星人交流名字和符号是没用的,因为外星人对于K介子的命名肯定和我们不同。但是我们可以通过公认的性质来识别它,那就是质量。K介子的质量比质子或反质子的质量的一半略大,没有第二种粒子的质量在此范围内。所以我们可以告诉外星人:在你们的世界中,最简单的原子中心处有一个?原子核?,里面存在一个质量粒子,即氢原子中的质子(或反氢原子中的反质子),而我们希望识别的是一种质量比此质量粒子的一半略大的粒子。外星人一想这不就是K介子吗?这样我们双方就可以定位到K介子了。
K介子除了不带电的K,另外还有K和K,分别带有正电荷和负电荷。因此还必须保证双方识别出的都是电中性的K?。我们必须告诉对方,我们将原子内部的聚拢属性称为?电荷?,而需要识别的K是没有电荷的。解决了这个问题之后,外星人应该会发现所识别的K有两个版本:一种寿命较短,另一种寿命相对较长。
这里就到了关键时刻,在我们所处的物质世界中,长寿命K会衰变成一个介子和一个电子或正电子,而正电子衰变的概率略大。因此,我们要问问外星人:?在衰变过程中产生的两种对称的轻质粒子,出现概率较大的那个和你们在普通原子中发现的相同,还是相反??如果对方回答?相同?,那就是正电子。对面的外星人就是由反物质构成的,我们就赶紧撤,这种外星人再怎么友好,是不能做朋友的,只能远观不可触碰;如果对方回答?相反?,那就是电子,此时可以确定大家都是由物质组成的,我们可以安全降落,接受外星人热烈的欢迎。