如何解釋 反粒子 ?它具有怎樣的特性?

時間 2021-05-05 17:19:01

1樓:魯新奎

在狄拉克之前,人類沒有幻想過反物質的存在,反物質純粹是先從理論上發現的,後來才通過實驗證實。

狄拉克把薛丁格波動方程推廣到相對論性波動方程,把方程的負能量解詮釋為反物質,成就了「理論發現」反物質的傳奇,是唯物論哲學思想的勝利。但科學家們竟然沒有發揚其哲學思想方法,在量子力學詮釋問題上對主觀唯心沒有起碼的免疫力,竟使主觀唯心借屍還魂。這也反映了對數學方程的解進行正確的物理和哲學詮釋是何等重要。

數學方程的解不能用數學本身來詮釋,必須追究其物理和哲學意義,甚至當初的「負能量解」根本就不是「負能量」,仍然是正能量,如果繼續迷信數學就不明所以了。對數學方程的解不能進行正確的物理和哲學詮釋,才導致量子力學詮釋的邏輯困境。哲學對於理論物理學,相當於舵對於輪船的作用,哲學錯誤則必然南轅北轍。

反物質是一種與正物質粒子除電荷相反外其它屬性和參量完全相同的一種物質形態。正反物質是電場或電荷這個自由度對稱的兩種物質形態,所有種類的正物質粒子都有相應的反物質粒子,有的粒子的反粒子是其本身,兩個正反物質粒子之間會發生湮滅而最終轉化為光子對。就好比把乙隻手套裡外翻過來後,右手手套就變成了左手手套,兩手一握就會發生中和。

正反物質湮滅現象及其反過程,強烈說明實物粒子並不比光子多什麼,僅僅是電磁弦的構型不同。現實存在的弦是電磁弦,即所謂「力線」,電場弦是開弦,磁場弦是閉弦,如果把弦理論與電磁理論統一起來會很有趣。

2樓:

定義:反粒子是正電子、反質子、反中子、反中微子、反介子、反超子等粒子統稱。

它們分別與對應的電子、質子、中子、中微子、介子、超子等粒子在質量、自旋、平均壽命、磁矩大小相同。如果粒子帶電則符號相反。

提出:2023年薛丁格通過模擬的方法,在德布羅意提出物質波理論(一切微觀粒子都具有波粒二象性的假設)的基礎上,提出微觀粒子運動滿足的波動方程,進而衍生出了波動力學。

狄拉克方程,該方程與實驗結果契合度很好,但依舊有負能量解

在利用狄拉克方程研究氫原子能級分布時,理論與實驗的契合度很好。

此外有不少意外收穫。例如電子的自旋量子數為1/2,電子自旋磁矩與自旋角動量之比的「朗德g因子」=軌道角動量情形時的「朗德g因子」*2。這些結論是以前實驗結果的總結,但是能被後發現的理論——狄拉克方程推導出來。

可是,如上圖所示,狄拉克方程是有負能量解的。因此,電子既可能能量為正值,也可能能量取負值,並且相對於能量為0的點完全對稱。

那麼自由電子的能態分布情況為:

(+無限大——+1靜止電子]U[-1靜止電子——-無限大)

那麼問題來了,如果有正能狀態的電子,因為外界擾動跳到負能狀態並釋放能量至負無限大,那麼該粒子將成為永動機,因為它會無限釋放能量。

可是,永動機是不存在的。

所以狄拉克提出了「空穴理論」,指出:物理上的真空狀態在微觀粒子視角,所有負能態都已填滿電子且正能態沒有電子(無可以跳到更低能量狀態釋放能量的電子)。

那麼,如果要把負能態的電子激發到正能態,即從「-1靜止電子」到「+1靜止電子」,需要從外界輸入不少於2靜止電子能量。將得到乙個帶電荷-e的正能狀態電子和乙個負能狀態的空穴(帶電荷為+e的「電子」)。

初見:2023年,安德森(美)進行宇宙線實驗。觀察高能光子穿過重原子核附近時,可轉化為乙個電子和質量與電子相同,但帶單位正電荷的例子「正電子」。與狄拉克的結論契合。

未完待續

安德森的實驗

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