反粒子和量子涨落

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反粒子和量子涨落之间的区别

反粒子 vs. 量子涨落

反粒子是相对于正常粒子而言的，它们的质量、寿命、自旋都与正常粒子相同，但是所有的内部相加性量子数（比如电荷、重子数、奇异数等）都与正常粒子大小相同、符号相反。有一些粒子的所有内部相加性量子数都为0，这样的粒子叫做纯中性粒子，反粒子就是它本身，比如光子、π0介子等。并不是粒子物理学中的每种粒子都有这种意义上的反粒子，中微子就没有反粒子，反微中子的定义与此不同。 反粒子的概念首先是1928年由英国物理学家狄拉克在他的空穴理论中提出的。1932年在宇宙射线中发现了正电子，证实了狄拉克的预言。1956年美国物理学家歐文·張伯倫（Owen Chamberlain）在劳伦斯-伯克利国家实验室发现了反质子。进一步的研究发现，狄拉克的空穴理论对玻色子不适用，因而不能解释所有的粒子和反粒子。根据量子场论，粒子被看作是场的激发态，而反粒子就是这种激发态对应的复共轭激发态。 如果反粒子按照通常粒子那样结合起来就形成了反原子。由反原子构成的物质就是反物质。. 在量子力學中，量子涨落（quantum fluctuation。或量子真空涨落，真空涨落）是在空间任意位置對於能量的暂时变化。 從维尔纳·海森堡的不确定性原理可以推導出這結論。 根據這原理的一種表述，能量的不確定性 \Delta E 與能量改變所需的時間 \Delta t ，兩者之間的關係式為 其中 \hbar 是約化普朗克常数。 这意味著能量守恒定律好像被违反了，但是仅持续很短的时间。因此，在空間生成了由粒子和反粒子组成的虚粒子对。粒子对借取能量而生成，又在短时间内湮灭归还能量。这些产生的虚粒子的物理效应是可以被测量的，例如，電子的有效電荷與裸電荷不同。從量子电动力学的兰姆位移与卡西米尔效应，可以觀測到這效應。 量子涨落对于宇宙大尺度結構的起源非常重要，可以解釋宇宙为什么會出現超星系團、纖維狀結構這一類結構的问题：根据宇宙暴胀理论，宇宙初期是均匀的，均匀宇宙存在的微小量子涨落在暴胀之后被放大到宇宙尺度，成为最早的星-系-结构的种子。.