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手性趣闻 25.

[2024-07-16] 手性博物 300

【手性趣闻  25.】

    (25. 反物质世界的手性猜测)

1931年,英国物理学家狄拉克提出反物质理论。基于物理学中发现,每一种粒子都存在一种与之对应的反粒子。比如反质子和反中子可以构成反原子核,正电子环绕反原子核可以构成反原子,如反氢原子、反碳原子和反氧原子等。由此反原子构成反分子,反分子构成反物质,反物质继而构成反物质世界。科学家已在实验室制造出由一个反质子和一个反中子组成的反氘原子核、由反质子和正电子构成的反氢原子。可见,反物质不仅仅是一种猜测。它是真实存在的。

由于粒子和反粒子如果相遇就会发生湮灭,这里的湮灭定义为一种瞬间爆炸。一克粒子和一克反粒子的湮灭产生的爆炸威力要高于美国投放到日本广岛的原子弹 “小男孩” 的能量,它所释放的能量是化学燃烧能的100亿倍,是核能的1000倍。所以在现实世界中高度的排它性而尚不存在。粒子和反粒子的湮灭不会产生废渣,只是转变成γ粒子,所以它又是一种前景诱人的清洁新能源。

但是,自从科学家提出反物质理论以后,尽管这个领域的研究相当活跃。而人们在宇宙中并没有发现反物质存在,至少目前在3000万光年的范围内没有搜索到反物质,或许未来在更深入的范围会有所发现。所以现实中讨论反物质世界的手性,也是一种猜测。

这里基于物理学中的CP守恒定律,即将反粒子取代粒子作手性变换,仅由右手坐标系变换为左手坐标系,其物理定律保持守恒不变。这也就是说,在反物质世界里,手性坐标发生变换,其手性规律不变。即是反物质世界的手性与现实世界的手性相反。反地球人多数是左撇子,心脏都在右边,生物大分子的手性均一化都与现实世界相反,如氨基酸都是D型的,糖类则是L型的。不过我们的左右定义也许与反地球人的定义相反。这些近乎科幻的猜测,都成了近几十年来科幻小说的泛滥题材。可以发散想像地球人与反地球人能否“握手”相见?尽管人的机体机能都一样,但是组成的基础物质不一样,他们的会面是否会湮灭,他们是否会偶然间在宇宙相会,还是各处一个世界相安无事的好呢?



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