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反物质去哪儿了

Miqo 编辑部 · 1 个来源

问题是什么

每种粒子都有一个电荷相反的对应粒子。两者相遇时会消失,转化为辐射。在炽热的早期宇宙中,这样的粒子对不断产生、不断湮灭,按照对称的定律,最终结果本应为零。

  1. 粒子对产生
  2. 粒子对湮灭
  3. 应该只剩辐射
  4. 但物质剩下了

偏差的规模可以这样估算:每有十亿对粒子相互湮灭,就大约会多出一个物质粒子。我们周围看到的一切,包括恒星和我们自己,都是这微小超出的残留。

需要满足什么条件

很早以前,人们就提出了可能产生这种偏差的条件。自然定律对物质和反物质的作用方式需要略有不同,需要存在能够改变它们数量的过程,而且这一切都必须发生在非平衡状态下。

第一个条件已经部分满足:在对某些粒子的实验中,确实能看到它们行为上的微小差异。问题是,已经发现的差异远远不够:它比解释观测到的偏差所需的差异小了数百万倍。

不对称性已被可靠测量,但原因尚未找到

由此可以得出判断。物质确实留下来了,这一点毫无疑问:我们就是由物质构成的。但解释仍然缺失,而这正是物理学尚未解决的重大问题之一。

科学家在寻找什么

研究人员正在检验几个方向:寻找粒子和反粒子行为上更强的差异,研究可能表现异常的中微子,以及寻找那些在早期宇宙中带着偏差发生衰变的新型重粒子。

他们也在检验一个简单得多的假设:反物质会不会只是存在于其他区域?目前还没有证据支持这一点:如果存在这样的区域,它们的边界处就会因湮灭产生强烈辐射,但我们并没有观测到这种辐射。

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来源

  1. 产生物质过剩所需的条件由安德烈·萨哈罗夫于1967年提出。已知过程中观测到的对称性破缺不足以解释这种不对称性。