手指湮灭：当物质遇到反物质时会发生什么

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基本粒子的世界中发生着惊人的过程。最令人印象深刻的现象之一是湮灭，即物质和反物质转化为纯能量。

我们世界中的每个粒子都有自己的反粒子——带有相反电荷的精确副本。电子遇到正电子，质子遇到反质子，中子*遇到反中子。反粒子是普通粒子的一种“镜像”。她有：

质量相同；

相同的旋转；

生命的同一时间；

但电荷相反。

*中子和反中子是不带电荷但具有相反值的粒子：

重子数（+1/-1），就像“护照”一样，决定了粒子在物质或反物质世界中的“公民身份”；

磁矩；

夸克成分（udd/ūd̄d̄）。

当粒子和反粒子碰撞时，会发生完全的相互湮灭，并且它们的全部质量都转化为能量。

最简单且研究最充分的情况是电子和正电子的相遇。碰撞的一瞬间，粒子消失，变成两个向相反方向飞行的光子。每个光子携带 511 千电子伏 (keV) 的能量，恰好是原始粒子对总静止能量的一半。

湮灭遵循爱因斯坦著名的公式 E=mc²，是科学已知的将质量转化为能量的最有效过程。

值得注意的是，湮灭不仅仅是一个理论概念。它在太空中不断发生，超新星爆炸期间、脉冲星和黑洞附近，以及宇宙射线与星际气体和宇宙尘埃原子碰撞时，都会产生反粒子。

湮灭不仅仅是一种仅限于空间的现象。人类正在积极探索如何利用这一过程来达到自己的目的。例如，医学上的正电子发射断层扫描（PET）是获得内脏器官详细图像所必需的，它就是基于湮没机制。

根据现代理论，在早期宇宙中，物质的数量仅略高于反物质的数量——大约十亿分之一。然而，今天可见的宇宙几乎完全由普通物质组成。这是现代物理学最大的谜团之一，被称为“宇宙重子不对称问题”。

对湮灭过程的研究仍在继续，因为它们可以为基本问题提供答案：为什么我们的宇宙由物质而不是反物质组成，以及它的存在如何成为可能。