宇宙中究竟有多少個粒子？

我們總會用「天文數字」來形容非常大的數字，但任何東西都不會多於這個數字：宇宙中的粒子總數。

粒子極其微小，一根大頭針的針頭就可以容納五萬億個氫原子，並且每個氫原子中都包含四個粒子（一個電子，以及一個中子包含的三個夸克）。因此，在整個可觀測宇宙中，粒子的數量遠遠超出了我們所理解的範圍。那麼，宇宙中究竟有多少個粒子呢？

對此，諾丁漢大學的物理學家Tony Padilla教授提出了一種估計宇宙粒子總數的方法，其中不計光子和中微子的數量，因為它們沒有質量或者近乎沒有質量（光子沒有靜止質量，中微子的質量比電子小一百萬倍）。

在計算過程中，Padilla教授使用來自普朗克太空望遠鏡的數據。該空間望遠鏡專門用於測量宇宙微波背景，這是我們可以看到的最古老光線，來自宇宙大爆炸之後10萬年。通過普朗克數據，科學家可以知道可觀測宇宙的密度為8.64×10^(-30) g/cm^3，半徑為4.38×10^28 cm（約465億光年）。

為計算宇宙粒子總數，另一個需要的變數是存儲在重子中的物質比例，這個數值為0.0485。重子是由三個夸克組成，組成普通物質原子核的質子和中子是最常見的重子，所以Padilla教授只考慮這兩者。最後，再知道質子和中子的質量（兩者大致相同，均約為1.67×10^(-24) g），就能估算可觀測宇宙中的粒子總數。

把宇宙密度乘以存儲在重子中的物質比例，再乘以宇宙的體積，就能得到宇宙的重子總質量。然後，然後再把宇宙的重子總質量除以一個重子的質量，就能得到宇宙的重子總數。但是我們不是求宇宙的重子總數，而是宇宙的粒子總數。

每個重子由三個夸克組成，這是所求粒子的一部分。此外，宇宙呈現電中性，所以宇宙的質子總數約等於電子總數，這是所求粒子的另一部分。宇宙由大約75%的氫和大約25%的氦組成，在如此大規模的計算中，宇宙的其餘組成均可忽略不計。使用這些信息，就能計算出中子數、質子數以及相應的電子數。最後，把質子數和中子數乘以三並相加，再加上電子總數，就能得出宇宙中的粒子總數。

計算可得，宇宙中的粒子總數為3.28×10^80個，大約三億億億億億億億億億億個。儘管粒子總數龐大，但仍不足以填滿整個宇宙，因為平均每立方米的宇宙空間僅有一個粒子。

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