宇宙有多少种粒子(宇宙中究竟有多少个粒子)

宇宙有多少种粒子(宇宙中究竟有多少个粒子)(1)

我们总会用“天文数字”来形容非常大的数字,但任何东西都不会多于这个数字:宇宙中的粒子总数。

粒子极其微小,一根大头针的针头就可以容纳五万亿个氢原子,并且每个氢原子中都包含四个粒子(一个电子,以及一个中子包含的三个夸克)。因此,在整个可观测宇宙中,粒子的数量远远超出了我们所理解的范围。那么,宇宙中究竟有多少个粒子呢?

对此,诺丁汉大学的物理学家Tony Padilla教授提出了一种估计宇宙粒子总数的方法,其中不计光子和中微子的数量,因为它们没有质量或者近乎没有质量(光子没有静止质量,中微子的质量比电子小一百万倍)。

宇宙有多少种粒子(宇宙中究竟有多少个粒子)(2)

每个重子由三个夸克组成,这是所求粒子的一部分。此外,宇宙呈现电中性,所以宇宙的质子总数约等于电子总数,这是所求粒子的另一部分。宇宙由大约75%的氢和大约25%的氦组成,在如此大规模的计算中,宇宙的其余组成均可忽略不计。使用这些信息,就能计算出中子数、质子数以及相应的电子数。最后,把质子数和中子数乘以三并相加,再加上电子总数,就能得出宇宙中的粒子总数。

计算可得,宇宙中的粒子总数为3.28×10^80个,大约三亿亿亿亿亿亿亿亿亿亿个。尽管粒子总数庞大,但仍不足以填满整个宇宙,因为平均每立方米的宇宙空间仅有一个粒子。

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