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1 # 研究生小張v
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2 # 萬物的規則
首先,我們得先能分出來什麼粒子是費米子,而什麼粒子是波色子。
有一種區分方式,認為費米子是形成物質的粒子,比如質子、中子,而波色子是傳遞力的粒子,比如光子。
從這個角度看,既然宇宙中物質的總數是恆定的,所以有費米子總數守恆這個說法。而可觀測宇宙中原子的總數大概是10的80次方這個級數。
而波色子,比如光子,甚至標準場論中用來解釋電磁作用的虛光子,光子的數量必然多的無法想象,而虛光子會在電磁作用中不斷生滅,從這個角度上看,波色子的數量肯定要遠遠大於費米子。
於是有一個結論:
波色子的數量遠大於費米子。
但這裡卻還有兩個例外。
第一個呢,是中微子,這是核反應中會出現的一種粒子,中微子可是費米子。
我們都知道中微子非常微小,也很難與其他粒子發生反應,但中微子的數量可是非常多的,比如還有這個說法,每秒鐘會有1000萬億個來自太陽的中微子穿過每個人的身體……
而在核反應中,既然中微子被產生了,必然也會產生光子,而宇宙中的恆星這麼多,宇宙的壽命這麼長久,這期間產生過多少的中微子和光子?相比這個數量,宇宙中原子的總數似乎變得微不足道。所以,如果考慮上述過程,注意到中微子產生後就不容易消失,
那宇宙中光子(波色子)和中微子(費米子)的數量關係,最起碼會接近於1:1,而且是費米子偏多。
膠子是波色子,它會傳遞夸克之間的強相互作用,但科學家有這樣一種認識,即在膠子中,還有夸克粒子對在不斷的生滅,也就是說,在每個質子內部,膠子這種波色子在不斷生滅,而夸克這種費米子也會在膠子中不斷的生滅……這種反應從質子出現於宇宙的那一刻就在持續發生,而其頻率更是快到無法計量,沒人知道在哪怕一顆質子內部,出現過多少波色子,多少費米子。
這種行為的數量關係比,費米子(夸克):波色子(膠子)應該是2:1,而相比這種行為,前面兩種行為中出現的波色子和費米子也還是微不足道。
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由於費米子數目守恆,因此目前宇宙中原子的總數也基本守恆(≈ 10^80)。而玻色子數目可以不守恆,在與實物粒子相互作用過程中可以大量產生或湮滅。因此宇宙中費米子與玻色子的總數目沒有可比性。