03.03 宇宙的最高能量是什麼?

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要談宇宙的最高能量首先要從我們人類最強的粒子加速器開始,對我們人類來說粒子加速器加速的粒子所達到的能量和速度分別是:7 Tev和99.99999988%C!這個成就相當驚人,但是和宇宙比起來不值一提,有點小兒科!

今天我通過題主的問題,一併解決三個大家關心的問題:

  • 宇宙的最高能量

  • 為什麼宇宙的極限速度是C,
  • 為什麼我認為粒子加速器十分安全,並不會像傳說中的會製造什麼黑洞,威脅地球,這太誇大其詞了!

粒子物理學家一直在研究宇宙最高能量時的情況,這也是大型強子對撞機(LHC)的主要科學目標之一。大型強子對撞機達到了有史以來人類創造的最高碰撞能量。LHC通過運行兩個5到7 TeV的粒子(其中一個TeV是1012電子伏,或1012 eV),使總可用能量達到14 TeV,而且我們人類目前創造的最高電子速度為299792457.9964米/秒,或者說是驚人的99.99999988%C,僅僅比真空中的光慢3.6毫米/秒!

這是我們在實驗室中創造的最高能量也是最快的速度。通過將兩個高能粒子相互撞擊,這些可用能量將通過愛因斯坦著名的質能方程式,轉化為新的粒子和反粒子,然後我們可以在碰撞周圍的探測器中尋找生成的粒子,這是我們人類目前的成就,相當不錯了!

但是在太空中有比地球上更大的粒子加速器。特別是,大質量星系中心的超大質量黑洞可以產生宇宙中最高的能量,使大型強子對撞機的能量相形見絀。黑洞創造出具有極高能量的粒子——被稱為高能宇宙射線。

這時你可能會想我們人類已經在粒子加速器中達到了99.99999988%C,那麼宇宙的高能射線為何依然沒有超越光速呢?也可以這麼說,宇宙為何不可能創造出任意高的能量粒子到達地球呢?

因為有東西擋住了去路!如果你把一顆子彈射入水箱,水會使子彈減速。

當你向宇宙發射高能粒子時,粒子是不會落入水中也沒有空氣阻擋。但是高能粒子會撞上了大爆炸遺留下來的輝光,即宇宙微波背景輻射。

來自微波背景光子的能量非常小:只有0.00023 eV左右。

如果你有一個能量足夠高的粒子進入了宇宙微波背景,你釋放的粒子會核微波輻射發生碰撞(相互作用),然後生成一個新的粒子並減速,就像子彈釋放能量(主要是熱、聲音和壓力波)並在水中減速一樣。

像這樣的碰撞能產生的最輕的粒子是中性π介子,每一個π介子需要消耗135Mev的能量。這裡有一個相對容易計算的閾值,我們需要考慮三種能量。

  1. 來自微波背景的光子能量,E(cmb)

  2. 產生的新粒子的能量,E(new)
  3. 高能宇宙射線的能量,Eray

下面有一個相對簡單的公式把這三種能量聯繫起來:

Enew² = 2 Eray ECMB

這意味著能穿過宇宙微波背景輻射到達地球的最高能量宇宙線大約是4 x 10ˆ19 eV。

這是高能宇宙射線到達地球最高能量。當它們撞擊地球時,這可不是撞在地上或者山上,而是會撞上原子,這意味著高能射線不是撞上電子就是撞上質子。那麼有多少能量可以產生新的粒子,我們使用和上面一樣的公式來算一下。之前公式裡的E(CMB)是微波背景下光子的能量,我們現在換成E(質子),質子的質能大約是938mev。

所以,宇宙射線用多少能量製造新粒子?大約是274 TeV。這個能量是大型強子對撞機的20倍。

這些高能量的宇宙射線不太常見;每年只有幾千個能量最高的粒子撞擊地球。但是,如果我們問在我們45億年的歷史中有多少這種巨大的能量撞擊過地球,我們得到的數字是10ˆ15!

在地球的歷史上有超過10ˆ15個事件的能量遠遠超過了大型強子對撞機的能量,而地球也完好無損,我們也生活的很快活。這就是為什麼,在戰勝宇宙射線的能量之前,我相信粒子加速器永遠不會威脅地球的安全,目前的說法都是無稽之談。


量子科學論


宇宙中的最高能量(目前發現)應該是伽瑪射線爆了。

利用伽瑪射線爆,滅天滅地滅銀河系,簡直就是分分秒秒的事!

伽馬射線暴是已知宇宙中最亮的電磁爆炸,它可能因大質量恆星瓦解而形成,也可由中子星之間的碰撞等產生。

伽瑪射線爆的能量有多大呢?說出來可能嚇你一跳:

伽瑪射線爆在一秒鐘時間內釋放出的能量,就能與太陽在100億年生命週期內所釋放出的能量總和相當。而一束伽馬射線爆發每秒鐘產生的能量就能與整個可見宇宙的全部星光總和相當。

簡直是厲害炸了!

伽瑪射線爆會以電磁波的形式向外傳播,跟光一樣,但是特殊的地方在於這種電磁波的波長要比正常可見光光要短太多,所以它也極具破壞力。

如果只拎出一個伽馬射線光子,它所攜帶的能量就超過100萬個可見光光子的總和,如果人體被這樣一個光子擊中,那麼體內的DNA雙鏈都會被瞬間擊斷。

伽馬射線暴如此強大,以至於科學家們猜測4.5億年前的地球生物大滅絕就是因為伽瑪射線爆而引發的,而正是這一滅絕事件,造成了地球海洋中85%生命的滅絕。

至2015年,人們已經觀測到了2000多個伽馬射線暴,它們都是發生在距離我們120億光年之外的地方,不過,說不定哪天,它也可能在我們“身邊”發生。

所以,未來讓人類滅絕的方式有很多,伽瑪射線爆可能是其中最可能、最突然的方式之一。

瞬間死亡,連恐懼的時間都沒有,或許這也是一種幸福吧。

伽馬射線雖然強大,但人類已經知道它產生的原理(放射性原子核在發生α衰變、β衰變後產生的新核往往處於高能量級,要向低能級躍遷,輻射出γ光子,也就是伽馬射線),並在2011年就已經能夠製造出伽馬射線,其亮度為太陽的1萬億倍,如今已經被應用在醫學等領域。


科學重口味



宇宙中最強大的能量是什麼?當150倍太陽大小的恆星爆炸時,它們會產生宇宙中最亮的光源,並在幾秒鐘內釋放出與太陽在100億年的整個生命週期中產生的能量一樣多的能量。

這大約相當於10萬億兆噸炸彈的能量!



這些爆炸產生高能輻射束,稱為伽馬射線爆發,天文學家認為這是宇宙中最強大的東西。此外,這些伽瑪暴可能會扼殺我們在其他星球發現生命的機會。

充滿希望的科學家說我們在宇宙中並不孤獨,但是如果這是真的,那麼每個人到底在哪裡?一種解釋可能是宇宙中的生命真的很罕見,因為伽瑪射線暴正在毀滅宇宙。



在地球上,伽馬輻射是由元素的放射性衰變產生的,對生物極其危險。

這些超強伽馬射線束——伽馬射線爆發是由最強大的恆星爆炸類型——超新星產生的。



當一顆大質量恆星內爆時會發生光和能量的大爆炸。當這種情況發生時,爆炸會以非常高的速度向太空發射大量有害的伽馬射線。

如果你所在的行星擋住了去路,伽馬射線將向該行星所有生物問好,如果不是完全滅絕的話。然而,諸如此類的事件可能正在毀滅宇宙。如果其他行星與地球相似,那麼將需要數十億年的進化才能達到其他行星上的生命足夠聰明和技術先進,能夠建造飛船逃離太陽系,探索其他世界。

伽馬射線爆發是宇宙中最亮的光源,是在冷戰高峰期偶然發現的。20世紀60年代末,美國發射了一系列軍事衛星,監測太空中是否有蘇聯核試驗遺留伽馬輻射的跡象。衛星確實發現了伽馬射線,但是來自數百萬億光年之外的源頭。



因為它們太亮了,我們可以在宇宙的各個角落觀察到非常遠的伽瑪射線暴。我們平均每天探測到一個,這意味著一個星系每10萬到100萬年就會出現一次爆發,即使以宇宙標準來看,這也是罕見的。

據我們所知,我們的銀河系從未經歷過伽馬射線暴。我們銀河系中最有可能出現伽馬射線暴的地方大約在7500光年之外,離地球的距離足夠安全,但也相當近,爆發那晚看起來會像白天。


軍機處留級大學士


.我用已發過的下文做些解釋,雖還不能算最高能量,只能算是在地球上可獲取的光子最高能量的意思:

《關於最強能量的高能光子》

2019.6.30

近日看了一條新聞:

中國與日本組成的研究小組人員專注於探測從遙遠太空飛奔而來的光子。通過分析光子撞擊大氣粒子的相關數據,他們可以計算出光子的能量。最終,研究人員發現了24個光子能量超過100萬億電子伏特的高能光子,其中一個達到了450萬億電子伏特。據介紹,這是迄今為止第一次探測到能量在100萬億電子伏特以上的高能光子。

......................................

所以我就順便告訴你不太好的消息------目前在地球上能夠直接獲取到的最強高能光子族的每個光子能量值已達到9760萬億電子伏特,其單個光子智商已達到10^4800,這是最基本的常識性小知識了.

這種可在地球上獲取的最強光子族都不是屬於我們這個"如來宇宙"裡自產的光子,全都是從很遙遠的超級宇宙由宇宙之間對接的九維時空隧道傳輸進口而來供給地球上的相關人員的生命卓越進化使用的進口產品.

而從我們這個"如來宇宙"裡自產的最強能量的光子族的能量值也才達到696萬億電子伏特.

所以像我這種沒什麼文化又相當野蠻的人就屬於"相關人員"之列了,這就可以十分便利地每天都在獲取這種來自超級宇宙專門進口來的最強高能光子族能量供給自身進化使用.

我也認真做過統計:一般情況下,我大腦神經系統每天都會被認真注入來自超級宇宙進口的最強高能光子族數量不少於10^800個.這就保障了天天用腦不致於被活活用壞的現象產生的一個極為重要的舉措,雖然不是算唯一的舉措,畢竟大腦這部機器實在太複雜,要搞的維護大腦健康進化的重要舉措真的是五花八門,只能就事論事分別講述了.

當然做為人類大腦要想使用什麼級別能量的光子做為重要能源的第一因素是由當事人大腦主光球與大腦神經系統神經元細胞使用的算法系統的版本級別來決定.

即要想使用到最強能量的光子族為自身大腦神經元供能,那麼大腦動用的算法系統就不能低於宇宙三類高級智慧文明該用的算法系統,即使你大腦己用到了宇宙三類初級或中級智慧文明的算法系統都不行!所以這世上的一切都是"龍配龍,鳳配凰,烏龜一定配王八"的事,做到匹配得當就對了.

所以做人愚痴頑固與聰明開放都是與大腦細胞可用的光子族的能量級100%相關,無人可以例外.

由此知識也可推論到大腦以下的全身細胞應用的算法系統的級別就決定了可以使用的光子級別了.這就為充分保障人體細胞可以長期健康不衰又不患病提供了十分有用的科學知識與專業技術的支持!

講俗一點就是:讓更強大能量光子成為人體細胞重要的健康維護專家就是做人該忙的正經事!決不是要玩成讓更弱能量的光子來為健康助力!

所以年老色衰多病一定就是全身使用的光子族供能是越來越低級的光子族了.反之若可不斷使更強的光子族為自身供給必須的能量,那麼身強無疾就很現實了.

當然這世上總有一些人身體很好而腦子不太好,這正是供給身體細胞使用的算法系統一定較先進,而供給大腦細胞的算法系統比較落後的自然後果了.

所以做人萬一能做成專業"雷神"那樣腦子很好使身體也是非常好=二套算法系統都很先進的鐵證了.

一切都是為了進化,而不同族的光子與不同族的人類也都是以此為原則生生不息,直到永遠,所以不論你往哪裡逃也是無處可逃,只能是英勇面對人間的重重難關的艱難挑戰,否則做人不進則就必死了.......



宇宙時空聯盟


小行星撞擊地球產生的能量不是“高能粒子對撞擊機”可以比擬的。

白堊紀隕石坑中央錐形成的地質構造要比“高能粒子對撞機”具體、生動、真實!






金童希瑞


本題不合適,能量涉及總體規模,能量最大的只能是宇宙,但宇宙無窮大,無法回答。

應該把“最高能量”改成“最高能密”。

▲許多類似的這幅圖片,未必可信。

能量密度,簡稱能密(σ),是單位體積所含的能量:σ=E/V,國際標準單位是[J/m³]。

通常,粒子與天體的形狀,可用球體表示。故能密公式也可寫成:σ=0.75E/r³...(1)。

能量E包括:固有質量(m)所對應的慣性勢能E₀=mc²,隨身攜帶的旋進動能Ek=½mv²,

故總能量為:E=E₀+Ek=mc²+½mv²...(2)

故能密寫成:σ=0.75m(c²+½v²)/πr³...(3)

顯然根據(3),能密與粒子或天體的半徑立方成反比。例如,半徑越小,能密越大。

筆者認為,就目前我們所知的物理常識而言,只有質子,才是宇宙中能密最大的選項。

我們先來考察質子的能密。根據庫侖定律與加速度定律,設質子半徑為r,兩質子間的最短距離為2r,質子以光速自旋。

庫侖力=向心力:ke²/(2r)²=mc²/2r,我們有質子經典半徑公式:r=ke²/2mc²...(4),

故質子半徑為:r=1.53×10⁻¹⁸米=1.53毫費米...(5)。而電子經典半徑為2.82費米,光子的最小半徑為390費米。可以認為,質子是微觀世界半徑最小的亞原子粒子。


質子勢能:E₀=mc²=938MeV =1.5×10⁻¹⁰J...(6),原子內的質子旋進速度:v=1.2km/s,質子動能:Ek=½mv²=7.2×10⁻²²J<<ek...>

可見,粒子能密主要取決於粒子固有勢能。質子能密:σ≈0.75E₀/πr³=0.75mc²/πr³...(8)

將式(5)與式(6)代入式(8),可估算質子能密:

σ=0.75×1.5×10⁻¹⁰÷(3.14×1.53³×10⁻⁵⁴),有

σ=1.0×10⁴³[J/m³],這是一個超級天文大數。

以上答畢。以下提前回答異議人士。

有人不服,說中子或磁星或黑洞是最高能密,我給出證否的理由。


▲據說核子有三夸克加繆子,質子p=uud+μ,中子n=udd+μ。可怎麼就能違背守恆定律?

中子是質子與電子的複合粒子。質子與電子之間有一個很大的距離,筆者估算大約是質子的旋進的半徑,約1.5~8.6費米之間。

即中子半徑至少比質子半徑大1000倍,中子體積比質子體積大10億倍,故中子能密比質子能密小10億倍。

而中子星、脈衝星、磁星、黑洞之類,不外乎都是不同密度的中子星。它們的能密與中子基本一致。


▲中子星、脈衝星、造父變星、磁星的物理圖景。黑洞與此類有何區別,誰也說不準吧?

還有人說:黑洞奇點或宇宙奇點的能密是無窮大的,我看,此類不著邊際的神邏輯還是算了吧。

Stop here。物理新視野與您共商物理前沿與中英雙語有關的疑難問題。


物理新視野


宇宙的最高能量是巨大黑洞的壓縮能力,如果我們的地球被銀河系黑洞所吞噬,那麼黑洞會把地球壓縮成像一個乒乓球那麼大的質量,當黑洞吞噬過多的物質後,形成黑洞大爆炸的臨界點,最終黑洞讓自己爆裂自己。其次是巨大的黑洞磁場引力,它能把巨大的遙遠的天體控制組成引力網,當巨大天體靠近黑洞磁場引力中心時,黑洞磁場引力便以加速度的引力把巨大天體拖住,使其脫離軌道,並以加速度向黑洞撞去。


陳健光1959


在宇宙之中。只有微觀和宏觀聚之一身的能量最高。(如,大海、電場、電磁場和高速旋轉的磁場。都說黑洞和白洞的能量很大。但因為我只是耳聞,所以還不敢談論這樣高深的能量。)。


艾淑華33


看了些回答,都是廢話一大篇,可悲可憐,還獲獎文章?陳舊理論炒冷飯,且誤導他人,宇宙最高能量是恆星,最多能量是暗物質。


原黃烈平


宇宙的最高能量是零下270攝氏度的冷勢能。在它作用中把宇宙的一切星球逞現成球形壯體,把一切恆星冷卻滾圓自旋不停,把細質量星球向大質量恆星的運行有序不息,把各大恆星的熱進行冷卻收縮,不被膨脹擴大,保護了地球生存。(本太陽系的條件)

/<ek...>


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