宇宙粒子总量(宇宙有多少粒子组成)

导语：宇宙粒子总数为三亿亿亿亿亿亿亿亿亿亿个，但每立方米的宇宙空间仅有一个粒子

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）。

在计算过程中，Padilla教授使用来自普朗克太空望远镜的数据。该空间望远镜专门用于测量宇宙微波背景，这是我们可以看到的最古老光线，来自宇宙大爆炸之后10万年。通过普朗克数据，科学家可以知道可观测宇宙的密度为8.64×10^(-30) g/cm^3，半径为4.38×10^28 cm（约465亿光年）。

为计算宇宙粒子总数，另一个需要的变量是存储在重子中的物质比例，这个数值为0.0485。重子是由三个夸克组成，组成普通物质原子核的质子和中子是最常见的重子，所以Padilla教授只考虑这两者。最后，再知道质子和中子的质量（两者大致相同，均约为1.67×10^(-24) g），就能估算可观测宇宙中的粒子总数。

把宇宙密度乘以存储在重子中的物质比例，再乘以宇宙的体积，就能得到宇宙的重子总质量。然后，然后再把宇宙的重子总质量除以一个重子的质量，就能得到宇宙的重子总数。但是我们不是求宇宙的重子总数，而是宇宙的粒子总数。

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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