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光子是怎么消失的?趣談光子的三種“死法”

作者:佚名  人氣: 次  時間:2019年08月23日  星級:

?光會消失嗎?這當然是毫無疑問的。

??一、轉化成粒子

??光是一種能量的表現方式,光和粒子是可以相互轉化的 。想當初,爆炸后0.01秒:約1000億度,光子、電子、中微子為主,質子中子僅占10億分之一,熱平衡態,體系急劇膨脹,溫度和密度不斷下降。大爆炸后0.1秒后:約300億度,中子質子比從1.0下降到0.61。大爆炸后1秒后:約100億度,中微子向外逃逸,正負電子湮沒反應出現,核力尚不足束縛中子和質子。

??大爆炸后10秒后:約30億度,核時期,氫、氦類穩定原子核(化學元素)形成。當宇宙冷卻到109開爾文以下(約100秒后),粒子轉變不可能發生了。

??我們可以想象一下,在這個階段里面,一鍋濃湯一樣的光子逐漸轉化成粒子,形成光子和粒子的一鍋新濃湯。

??二、被“稀釋”掉

??宇宙大爆炸后10^11秒(10^4年),溫度約為105開爾文,物質期。在宇宙早期歷史中,光主宰著各能量形式。隨著宇宙膨脹,電磁輻射的波長被拉長,相應光子能量也跟著減小。輻射能量密度與尺度(R)和體積(4πR3/3)的乘積成反比例減小,即按1/R^4減小,而物質的能量密度只是簡單地與體積成1/R^3反比例減小。

??直到發展到今天,147億年之后,科學家們發現了宇宙微波背景輻射(又稱3K背景輻射)是一種充滿整個宇宙的電磁輻射。特徵和絕對溫標2.725K的黑體輻射相同。頻率屬與微波范圍。這是熱力學溫度,轉換成咱們口中常說的溫度就是-270.15℃,就是零下270.15℃,也就是絕對零度高一些。

??這些光就是宇宙大爆炸之初那鍋濃湯中的光,隨著宇宙的膨脹,慢慢地被稀釋的結果,早晚有一天,隨著宇宙的膨脹,連這3K也保存不下來,宇宙進入熱寂。

??三、被“吃"掉

??光子可以和自由電子發生相互作用,電子吸收光子的能量后能量躍遷,這樣光子就沒了。光子還可以跟物質發生能量交換,變成分子的動能。相當于光子被吃掉了。

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