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发信人: emacs (被淹死的鱼), 信区: Science
标  题: 《新疆域》泄露天机的爆发
发信站: 哈工大紫丁香 (2002年06月15日15:59:48 星期六), 站内信件


                       泄露天机的爆发

    如果宇宙中存在反物质这种东西，科学家也许很快就会想出办法
探测到它。

    科学家们曾经设想，反物质必然存在。宇宙中每创生出一些物质，
就应该相应地创生出等量的反物质。反物质与物质正好相反。举凡拥
有一个正电荷的物质，其反物质必拥有一个负电荷，反之亦然。倘若
某种物质拥有的磁场指北，则其反物质所拥有的磁场必指南，反之亦
然。

    如果大量物质与反物质彼此相遇，它们就会互相抵消，也就是在
一场猛烈的爆发中互相湮灭，而这种爆发的威力则百倍于用与之等量
的核聚变物质制造的氢弹。

    科学家能够在实验室中制造极少量的反物质，然而在我们周围的
世界中却只有物质。月球也是物质的，不然的话，当我们的宇航员触
及月球时，他们早就爆炸了。火星是物质的，不然的话，“海盗号”
探测器也早就爆炸了。事实上，我们可以相当肯定地说，整个太阳系
都是物质的。

    其他恒星或其他星系又如何呢？也许会有由反物质组成的反恒星
和反星系，也许宇宙中存在着等量的物质和反物质，只是它们所处的
地方彼此离得很远而已。

    但是，要它们保持远离是非常困难的。宇宙中随处都有尘埃-气体
云，它们总会偶而相撞并发生相互作用。如果一团物质云遇上一团反
物质云，那就会发生某种特定类型的高能γ射线爆发。然而，人们从
来也没有见过这类爆发。

    事实上，科学家们相当勉为其难地作出了这样的结论：宇宙几乎
全是物质的；他们已经研究出相应的理论，以阐明在原初创生时物质
何以比反物质稍稍多了一些——多了十亿分之一。我们所知的宇宙就
在这种小小的超额中形成了。

    我们敢肯定事情果真如此吗？在数以千亿计的星系中会不会存在
着个别的反星系，或者至少存在一颗反恒星呢？我们还能说些什么？
有没有什么来自遥远恒星和星系的事物能为我们提供一点线索呢？

    宇宙线粒子从四面八方抵达我们这里。它们几乎全都是物质，反
物质只占极小一部分。但这对我们于事无补。宇宙线粒子是带电的，
因而沿着曲线轨迹在太空中穿越。即便我们在宇宙线中探测到一次反
物质粒子爆发，我们也无法说出它们究竟来自何方。我们必须研究沿
直线行进的不带电的粒子，以便设法辨认它们的来源。

    有3种不带电的粒子从外太空抵达我们这里。首先是“光子”，它
携带着通常的光、无线电波、X射线、γ射线等等的能量。有大量的光
子来自所有的恒星和星系，但它们无济于事。“反光子”是不存在的。
物质和反物质一样发射光子。这意味着我们永远无法仅凭研究光的类
型，就能辨认出一个处于宁静状态的反恒星或反星系。

    第二种不带电的粒子是“引力子”。引力子同样大量地来自所有
的恒星和星系，但它们携带的能量极微，我们迄今还无法探测到它们。
即便我们能够探测引力子，也未必会存在诸如什么“反引力子”的东
西，所以它们也不能帮助我们探测反恒星。

    还有第三种不带电的粒子：“中微子”。中微子是极微小的亚原
子粒子，它既无质量又不带电荷；它们几乎不与物质发生相互作用，
但反中微子倒是存在的。由物质组成的恒星和星系发出大量的中微子；
反恒星和反星系则发出大量的反中微子。可惜，中微子和反中微子太
难探测到，它们从恒星和星系抵达我们这里时通常都是一闪而过。

    然而，当一颗超新星爆发时，倘若它由物质构成，则会猝然发射
出极其大量的中微子；如果它由反物质构成，则会猝然发出极其大量
的反中微子。1987年在大麦哲伦云中爆发的那颗超新星发出了不计其
数的这类粒子，我们在地球上探测到了其中的19个。这是人类首次探
测到源于太阳系外的此类粒子。它们是中微子，因此大麦哲伦云超新
星看来是由物质组成的。

    然而，人们正在酝酿研制更强有力、更灵敏的中微子探测器。也
许，把接收和分析超新星爆发作为常规工作的时代将会到来。（仅在
我们银河系中每年大概就有10颗超新星，在其他邻近的星系中数目也
与此相当。）

    事实上，也许所有的爆发都是中微子的。然而，倘若能探测到一
次——仅仅一次反中微子爆发的话，那么我们就会知道，我们发现了
一颗反恒星（也许，它存在于某个反星系中），这也许会有助于我们
自己对宇宙本性，也许还有宇宙诞生与死亡的种种观念重新作出评价。


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