宇宙整體電中性嗎?實驗如何檢驗說明?
如題 我是指目前已經觀測到的這部分宇宙是否電中性。
以前答過類似的, 複製粘貼過來, 順便回答以下上面幾位答主:
確實有人懷疑質子和電子的絕對電荷是否完全相等,並且做了實驗來驗證,見鏈接:Phys. Rev. 129, 2566 (1963)。結論是幾種中性原子或分子的帶電量至少在元電荷的以下。
換一種思維方式,兩個中性氫原子之間的引力是。如果質子和電子的電荷不完全相同,它倆會帶有微量的同號電荷,庫侖斥力是。問題是, 庫侖力前面這個係數可比萬有引力常數大太多了. 聯立上面兩式可得, 當也就是,或者是元電荷的約時,它倆之間的庫侖斥力會大於引力。
這樣一來原始的星雲就沒法靠引力收縮成恆星了,整個宇宙中連星系也沒法形成,我們自然也就都不存在了。
也就是說即使宇宙是非電中性的, 帶的電荷也極其少.
補充: 以及為什麼宇宙中大部分都是物質的, 反物質極其少? 有兩種可能的解釋, 一種是大爆炸早期有某種機制導致物質和反物質的產生存在微小的不對稱, 物質比反物質大約多了一億分之一. 之後絕大部分的物質和反物質都相互湮滅了, 只留下多的這一億分之一.
另一種解釋是認為有某種機制在大尺度上把物質和反物質區分開, 宇宙中在比星系還大得多的尺度上也許存在著以反物質為主的區域. 但是這樣的話在物質區域和反物質區域交界的位置必然會有湮滅產生的輻射, 但是從來沒有觀察到過; 再就是宇宙射線里絕大部分都是高能質子, 也有氦核, 還發現過極少的反質子和正電子, 但它們基本可以用碰撞產生來解釋. 只需要發現一個反氦核, 就證明宇宙中可能會有存在大量反物質的區域, 因為反氦核是不可能從碰撞生成的.
丁肇中的阿爾法磁譜儀的任務之一就是探測反氦核, 但是十幾年了還沒有探測到過. 探測到一個就是特大新聞了.
目前為止沒有發現可以造成電荷不守恆的物理現象,也就意味著如果「電荷守恆」自宇宙大爆炸、物質產生以來一直成立且宇宙與外界無物質交換,那麼宇宙也應當是電中性的。
封閉宇宙,總電荷為0
突然想到也許可以反過來想...
如果宇宙不是電中性,必然存在宏觀的帶電物質,而他們必定是同種電荷的,就會產生斥力,這樣就很容易觀測到一些,運動時不完全符合引力的天體.
例如,a星帶電,b星帶電,c星不帶電 .b,c是a的行星 .由於ab間有斥力,所以根據軌道與周期,對ab的質量計算會偏小,但是ac,bc間無斥力,對運動的估計就會有偏差 .
經評論區知友,提醒原答案bug有點多...懶得一一吐槽了 .
(但我捨不得刪)(咬我)
我對答主的問題再細化一點:
1.質子與電子電荷不同,數量相同.
這就很詭異了,即使這個電荷很小,斥力小於萬有引力,也會導致所有的物體在運動的時候產生磁場 .
2.質子與電子電荷相同,數量不同.
如果差距很大,效果和1差不多,宏觀物體帶電,運動會產生各種奇特的現象 .
如果數量差距極少,
這就是那個森林找兔子的悖論了...
(該悖論原文:你無法,或者極難證明某片森林裡面沒有兔子 .自己體會...)
以現代科技,比如我往你身上丟一個質子,你無論如何也不知道我到底是不是丟了個質子給你 .
如果承認這個悖論就沒的說了,那一切物理測定就無效了 .你剛測出某種氟原子的質量是多少多少,就有人問你:你怎麼知道全天下的這種氟原子都是這個質量?.你只能說,我見過的氟原子都是這個質量...不過這並不是十分有力?
現在只能說,我們還沒有發現這樣的情況(不然新聞就被刷屏了).
宇宙電中性,否則大質量天體間的電磁力將遠遠大於引力,星球會被撕裂。。
已觀測到這個概念很模糊。整個宇宙是否電中性,不妨想想大爆炸前的那個奇點,很大可能守恆於奇點的性質。記得嗎?當時那個奇點是正是負來著?好好回憶下!
宇宙太大了,作為觀測地球的我來說,我們知道地球是帶負電的,打雷就是大氣摩擦帶電後和地球的放電現象。
我們也知道宇宙中到處都是各種天體扔出來的帶電粒子,比如太陽耀斑之類發出的電漿
直覺上,宇宙誕生之初物質和反物質並不相等,否則這個宇宙就只有能量沒質量了,可觀測宇宙這麼大,還沒發現反物質星球,只是偶爾有反物質噴流(銀河系中間垂直於銀盤的正電子噴流)同理,帶正電的和帶負電的也不是一開始就正好相等並且一直相等吧?估計只是大體上相等而已,而且還有各種潮汐一般的漲落
推薦閱讀:
※從地面蓋樓能到達月球軌道嗎?
※人類首次發現雙中子星併合引力波 的意義是什麼?對我們有什麼影響或者進步?
※如何分辨宇宙中的光線是否被引力彎曲?
※有哪些有意思的天文網站或者應用?
※[月明星稀]怎麼解釋?