作业帮宇宙中到底有多少粒子?
来源：学生作业帮助网 编辑：作业帮 时间：2024/04/28 23:37:09
宇宙中到底有多少粒子?
宇宙中到底有多少粒子?
宇宙中到底有多少粒子?
实际上,这个问题不可能有肯定的答案,这首先是因为
没有人能确切地知道宇宙有多大.但是,我们可以作一些假
设.
有人曾作过一个估计,认为在我们这个宇宙中大约有
100,000,000,000（亦即1011）个星系.
这些星系,平均来说,每一个的质量都比太阳的质量大10
0,000,000,000（亦即1011）倍.
这就等于说,宇宙间物质总量等于太阳质量的1011×
1011（亦即1022）倍.换句话说,宇宙间的全部物质足
够形成10,000,000,000,000,000,
000,000（亦即1022）个太阳.
太阳的质量是2×1033克.这就等于说,宇宙间的
全部物质的质量是1022×2×1033（或者说2×1055）
克.这个数字可以写为20,000,000,000,0
00,000,000,000,000,000,000,
000,000,000,000,000,000,00
0,000克.
现在让我们再从另一个方面来看一看.宇宙的质量几乎
完全集中在它所含有的核子中（核子是组成原子核的主要粒
子）.核子是很小很小的东西,需要有6×1023个核子才
能构成一克物质.
既然需要有6×1023个核子才能构成一克物质,既然
宇宙中含有2×1055克物质,那么宇宙间总共就应该有6
×1023×2×1055（或者说12×1078个核子.为方
便起见,可以把这个数字写为1．2×1079.
天文学家认为,宇宙间有90％的原子是氢,9％的原
子是氦,其余1％则是各种更为复杂的元素.就是说,在含
有100个原子的一个典型样本中应当含有90个氢原子,
9个氦原子和1个别的原子（比方说一个氧原子）.我们知
道,每个氢原子的原子核有一个核子,即质子.每个氦原子
核含有4个核子,即2个质子和2个中子.每个氧原子核含
有16个核子,即8个质子和8个中子.
因此,这100个原子总共应当含有142个核子,亦
即116个质子和26个中子.
这两类核子有一个区别.中子不带电荷,因此不必去考
虑同它相伴随的粒子（电子）.质子带正电荷,因此,既然
整个宇宙被认为是电中性的,所以只要有一个质子存在,就
应该有一个电子（带有一个负电荷）和它同时存在.
这样,每有142个核子,就应该有116个电子（以
便和116个质子相平衡）.为了保持这一比例,宇宙间的
1．2×1079个核子就应该伴随有1×1079个电子.把
这些核子和电子加在一起,我们就得出宇宙间全部物质所含
粒子总数应为2．2×1079.我们可以把这个数字写为
22,000,000,000,000,000,000,
000,000,000,000,000,000,000,
000,000,000,000,000,000,000,
000,000,000,000,000,000.
如果宇宙是由一半物质和一半反物质组成,那么,这些
粒子中就应当有一半是反核子和正电子.但是,这并不影响
总数.
宇宙间大量存在的另一些粒子是光子、中微子,也许有
引力子,但它们都是没有质量的粒子,所以没有把它们计算
在内.因此,总的说来,我们这个宇宙共有22×1078个
粒子.它们构成了一个相当大的宇宙.