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广东会登录网址:物质与反物质为何不对称?答案或在引力波



宇宙发生的一个相变导致物质和反物质数量呈现微小掉衡,使某些物质在淹没消灭中幸存下来,这一相变很可能导致宇宙弦孕育发生,而宇宙弦会孕育发生引力波,是以,探测到这种引力波或许可以解释我们为什么存在。

    图源:物理学家组织网

科技日本记者 刘霞

现有的宇宙大年夜爆炸理论觉得,我们身处的宇宙源于138亿年前的一次大年夜爆炸,但这一理论也觉得,大年夜爆炸时孕育发生了等量的物质和反物质,而正反物质相遇时会彼此淹没消灭,使统统烟消云散。

但宇宙间的万事万物又切实着实存在,这中心发生了什么波折瑰异的故事呢?美国、日本和加拿大年夜科学家近日提出的一项新理论觉得,早期宇宙发生的相变使中微子衰变成更多粒子(数量比反粒子多),致使正反物质的数量呈现误差。这一相变也会孕育发生“宇宙弦”,而宇宙弦会孕育发生引力波,探测到这些引力波,或可揭指正反物质纰谬称之谜。

对此,中国科学技巧大年夜学物理学院天文系教授蔡一夫对科技日报记者说:“即便不雅测到宇宙弦孕育发生的引力波,可能还需很多前提才能进一步证明上述不雅点。不过,这供给了一种办理正反物质纰谬称之谜的新思路。”

中微子“挺身而出”

今世宇宙学大年夜爆炸理论觉得,大年夜爆炸之初,宇宙中孕育发生了等量的物质和反物质。假如“剧情”不停这样成长下去,那么,物质和反物质终极会“狭路重逢”,彼此淹没消灭。

但实际上,现在我们身处的宇宙中满天繁星,充溢了各类物质广东会登录网址,这就与上述理论孕育发生了抵触。是以,为使宇宙得以存在,必须要有少量反物质转化为物质,使正反物质数量不平衡。科学家觉得,物质的数量只需比反物质多十亿分之一就可以让宇宙存在。

但正反物质之间这种不平衡是何时以及若何呈现的?今朝仍是未解之谜,这也是宇宙间最大年夜的谜团之一。美国加州大年夜学伯克利分校博士后钻研员杰夫德罗说:“这个问题很难回答。”

鉴于物质和反物质电荷相反,是以除非它们呈电中性,否则它们不会互相转化。中微子是我们迄今已知独一呈电中性的物质粒子,科学家对它寄予厚望,觉得它是完成这一神圣任务的“不二人广东会登录网址选”。

今朝已知存在3种中微子:电子中微子、缪子中微子和陶子中微子。但有科学家提出,可能存在第四种中微子:惰性中微子。

还有些科学家觉得,宇宙暴胀后经历了一个相变,使早期宇宙中孕育发生的惰性中微子衰变出更多粒子(数量比反粒子多),让物质和反物质的数量得以“从新洗牌”。

最新钻研相助者、加拿大年夜粒子物理与原子核物理实验室(TRIUMF)博士后格雷厄姆怀特表示:“当宇宙的温度为本日宇宙中最热地方温度的1012倍—1024倍时,中微子的‘行径举止’或许可以确保宇宙存在。”

引力波“曲线救国”

那么,若何探测到这些惰性中微子呢?

钻研职员表示,现在科学家无法直接不雅测到惰性中微子,由于经由过程实验制造出惰性中微子,必要一个连大广东会登录网址年夜型强子对撞机强大年夜许多的粒子加速器,以是只能经由过程间接措施,探测宇宙弦孕育发生的引力波或是一种“曲线救国”之法。

论文合著者、日本东京大年夜学卡夫里宇宙物理与数学钻研所首席钻研员村子山瞳说:“早期宇宙的此次相变可能创造出了宇宙弦,这些宇宙弦实质上是时空的拓扑缺陷。”

蔡一夫对科技日报记者解释说:“相变在我们日常生活中比比皆是,例如水冻成冰、铁磁体变成顺磁体等。我们的宇宙所经历的历史便是一个赓续发生相变的热膨胀历史,在这个历程中有基础粒子的孕育发生,基础粒子凝合成元素,元素着末结合出我们见到的认识的物质布局。”

蔡一夫进一步指出:“相变历程伴跟着能量开释,宇宙弦便是宇宙经历相变时开释能量形成的一根根与当时的宇宙尺度相称的绳子一样的能量布局。”

德罗和村子山瞳等人觉得,跟着这些宇宙弦赓续演化,会孕育发生引力波,且孕育发生引力波的频谱与黑洞并和等天体物理源孕育发生引力波的频谱截然不合。未来的引力波不雅测台,例如即将于2020年中期启用的“平方公里阵列”(SKA)、拟于2034年发射的欧洲航天局的“空间天线激光过问仪”(LISA)、日本宇宙探索局的分赫兹过问引力波天文台(DECIGO)等,或许可以探测到这些引力波。

钻研职员表示,找到这些宇宙弦孕育发生的引力波还有其他用途,例如找到宇宙弦孕育发生的高能中微子,更正确确定已知中微子的质量等。

对此,蔡一夫觉得:“宇宙弦孕育发生引力波并不意外,只是我们还没有幸运地发明其‘倩影’。而且,即便我们探测到宇宙弦,宇宙弦的产活力制也并非独一,还必要确广东会登录网址认背后的相变历程才能证明上述不雅点。”

别的,蔡一夫强调广东会登录网址说:“宇宙弦假如带电的话,可以使用多信使天文检测手段,如快速射电暴的不雅测来查验这些超导的宇宙线,从而更立体、更清晰地分辨宇宙相变的‘蛛丝马迹’。”

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