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宇宙早期的奇异事件 导致正反物质对称性被打破(于是暗物质出现)

时间:2023-08-31

理论上物质和反物质的数量应该相等,然后这两种带相反电荷的物质会在接触时相互湮灭,所以宇宙中的任何物质都应该在形成之初就消失了,但事实并非如此

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关于暗物质的一项最新科学推测

宇宙中有一个挥之不去的谜团:就是万物为何存在。理论上物质和反物质的数量应该相等,然后这两种带相反电荷的物质会在接触时相互湮灭,所以宇宙中的任何物质都应该在形成之初就消失了,但事实并非如此。有一种新的研究假设认为,早期宇宙或许存在一个神秘的短暂事件,产生了比反物质更多的正物质,于是导致了不平衡(这项研究于2020年12月29日发表)。

暗物质一直是个谜团

我们不知道暗物质是什么,但它应该存在。它构成了宇宙中80%的物质,远远超过了我们所能看到的恒星、星系、尘埃和气体。虽然暗物质在我们的宇宙中占据如此之多,但奇怪的是,它并不是一个主导因素,除非有其他物理因素起作用,否则两种相互作用的力很少会达到平衡。例如,当引力和电磁力在一颗巨大的恒星内部相互作用时,最终引力获胜,恒星也会崩溃。

更复杂的是,普通物质和暗物质的产生彼此之间没有任何关系。科学家不知道暗物质是如何在早期宇宙中出现的,但无论它是什么,目前都超出了已知物理学的范围。

正反物质的平衡状态被打破,导致反物质“消失”

在极早期的宇宙中(宇宙的年龄只有二岁时),物理学家们怀疑,普通物质与反物质处于完美的平衡状态。因为我们今天在粒子对撞机中看到了这种对称性,它可以复制早期宇宙的极端条件。如果有一个产生常规物质的高能量反应,它有同样的机会产生反物质。可是在某个时间点,物质和反物质之间的平衡发生了改变,常规物质充斥了宇宙,反物质似乎又消失不见了。

所以,一方面有一个对称破坏事件,导致常规物质战胜反物质;另一方面,又有一个完全神秘的事件,导致暗物质成为宇宙中占主导地位的物质。新的研究提出,也许这两个过程是有联系的,而暗物质的诞生与物质战胜反物质有关。

这一推测的理论依据

研究人员是依靠重子数对称性得出这一结论,重子是所有由夸克组成的粒子(如质子和中子)。对称性简单地说,就是进入一个相互作用的重子的数量必须等于退出的数量,反夸克的反应也具有同样的对称性。在如今的宇宙中,这种对称性适用于我们所有的实验,但在早期的宇宙中,这种对称性规则被破坏了,这或许就是物质多于反物质的原因。

暗物质也许是一种“戈德斯通玻色子”

在物理学中,每当自然界的对称性被打破时,一种被称为“戈德斯通玻色子”的新粒子就会出现(例如当强核力的对称性被打破时,介子就会出现,介子是一种戈德斯通玻色子)。也许暗物质是一种戈德斯通玻色子,与早期宇宙重子数对称性的破坏有关。

在早期宇宙中或许发生了什么突发事件,一次剧烈而短暂的事件,它几乎消灭了所有的反物质。不管发生了什么奇异的混合情况,重子数对称性被打破,新的戈德斯通玻色子出现了。

因此,研究人员认为,在那次奇异的突发事件中,宇宙中充满了暗物质粒子,但之后,导致对称性破坏的条件结束了,宇宙又回到了正常状态。一旦对称性回归到宇宙,暗物质就再也不会与正常物质相互作用。

这是一个关于暗物质很有趣的推测,虽然其中的一些理论还有待证实,但这并不影响科学家们对它的探索和思考,就像一位朋友经常留言说道的那样:科学就是无数次实验和错误组成的。

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网友评论
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显示评论内容(3)
  1. 梅子!2023-11-28 03:36梅子![河北省网友]203.14.62.0
    暗物质的出现真是让人大开眼界,宇宙的奥秘实在让人着迷。
    顶1踩0
  2. ↙殤ぷ訫↘2023-10-29 12:23↙殤ぷ訫↘[吉林省网友]103.53.236.62
    正反物质对称性被打破,听起来就像是科幻小说里的情节,让人无法想象。
    顶0踩0
  3. summer2023-09-29 21:11summer[安徽省网友]202.38.9.173
    这个话题真是太神秘了,宇宙的起源一直是一个令人惊叹的谜题。
    顶49踩0
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