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发信人: emacs (In the Name of Love), 信区: Science
标  题: ６０　反粒子会产生反能量吗？
发信站: 哈工大紫丁香 (2002年08月06日17:00:08 星期二), 站内信件



阿西莫夫《你知道吗--现代科学中的一百个问题》
６０　反粒子会产生反能量吗？

　　二十世纪初，物理学家开始明白，一切物质都是由某几
种不同的粒子组成的。１９３０年，英国物理学家狄拉克在
研究这些粒子的数学理论时断言说，每一种粒子都应该会有
它的对立面。
　　举个例子说吧！电子具有负电荷，而质子具有大小正好
相同的正电荷，但这两种粒子并不是对立面。质子的质量显
然比电子大得多。
　　按照狄拉克的意见，应该存在着一种具有与电子同样大
的质量、但却带有一个正电荷的粒子，也应该有一种具有与
质子同样大的质量、但却带一个负电荷的粒子。这两种粒子
后来确实被人们探测到了，因此，我们现在知道有一种“反
电子”（即“正电子”）和一种“反质子”。
　　中子根本不带任何电荷，但它有一个指向某个方向的磁
场。“反中子”也不带电荷，但它的磁场所指的方向同中子
的磁场相反。
　　似乎存在着这样一条自然规律：一个粒子可以转变为另
一个粒子，但是，要是在起先并不存在粒子的情况下产生了
一个粒子，就必定会同时产生一个反粒子。
　　这里可以举一个例子，一个中子可以转变成一个质子，
由于这是一个粒子转变成另一个粒子，似乎是不成问题的。
不过，在这个转化过程中还形成了一个电子。这就等于说有
一个粒子变成了两个粒子。为了抵消掉这第二个粒子，这时
还形成了一个非常微小的反粒子，即所谓“反中微子”。
　　这时，一个粒子（即中子）变成了另一个粒子（即质子）
加上一个粒子－反粒子对（即电子和反中微子）。
　　粒子－反粒子对既可以从能量产生出来，也可以重新全
部变为能量。你无法用能量仅仅产生一个粒子，也无法仅仅
产生一个反粒子，但是，你可以用能量产生一个粒子－反粒
子对。
　　能量本身是由“光子”构成的，这就产生了一个问题：
光于是个粒子呢，还是个反粒子？似乎没有任何办法把一个
光子转变成一个电子，所以，它不可能是粒子。但是，同样
也没有任何办法把它转变成一个反电子，所以，它也不可能
是反粒子。
　　不过，一个能量充分高的γ射线光子可以转变成一个电
子－反电子对。这么一来，光子本身似乎既不是粒子，也不
是反粒子，而是一下子就代表一个粒子－反粒子对。
　　每一个光子也都是一个反光子。换句话说，光子就是它
自身的对立面。
　　你可以这样来看待这个问题：假定你把一张纸从当中对
折，并把它一分为二。在其中的半张纸上写下所有粒子的名
称，而在另外半张纸上写下所有反粒子的名称。那么，你该
把光子写在什么地方呢？当然是该写在折缝里了。
　　正是由于这个原因，粒子世界所产生的能量是由光子组
成的，反粒子世界产生的能量也是由光子组成的，两者之间
毫无差别。能量就是能量，并不存在什么反能量之类的东西
（就我们目前所知道的而论）。

阿西莫夫《你知道吗？--现代科学中的一百个问题》
科学普及出版社   1984年




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