神秘“反冲”制造了暗物质吗?早期宇宙对称性中断如何发生?
现在,新的研究假设,在宇宙早期,有一个神秘的“反冲”它产生的物质多于反物质,导致今天的物质不平衡。这种不平衡可能也导致了黑暗物质的产生,这种神秘物质会牵引其他一切,但不会与光发生作用。
我们不知道什么是暗物质,但肯定存在。它约占宇宙所有物质的80%,远远超过了我们所看到的太阳、宇宙岛、尘埃和蔼体。
虽然暗物质无疑是我们宇宙中的分量级事物,但奥秘的是,它并不是那么主要的因素。通常,在物理学中,当一个过程主导相互作用时,它实际上就接管了。除非其他物理学发挥作用,否则很少有两种竞争力会取得平衡。
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使问题更加复杂的是,据我们所知,规则物质和暗物质的产生绝对无关。我们不知道暗物质是怎么起源于早期宇宙的,但是无论它是什么,它目前都在已知物理学的范围之外。
而常规事务呢?这是另外一大堆粒子。在极早的宇宙中,物理学家怀疑常规物质与反物质(与正常物质相同,但带相反电荷)处于理想的平衡状态。我们怀疑这种分裂是均匀的,因为我们今天看到这种对称性在我们的粒子对撞机中发挥作用,它们可以复制早期宇宙的极端条件:如果您具有产生规则物质的高能反应,则它有同等的机会而是生成反物质。
但是在某个时候(我们不确定确切的时间,但是最有可能发生在宇宙还不到一分钟的时候),物质和反物质之间的平衡发生了变化,常规物质淹没了整个宇宙,使反物质陷入了含糊。
所以,一方面,我们有一个大规模的对称性破缺事件,导致常规物质战胜反物质。另一方面,我们发生了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,而不是超级占主导地位的物质。新的研究提出,也许这两个过程是相关的,而暗物质的诞生与物质战胜反物质有关。
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这项研究于2020年12月29日公布,研究人员通过依赖于重子数对称性来提出这一主张。重子是由夸克组成的所有粒子(例如质子和中子)的对称性简单地指出进入的交互重子的数量必须等于离开它的数量,涉及反夸克的反应具有相同的对称性。
这种对称性在当今宇宙的所有实验中都占领着主导地位,但在早期的宇宙中肯定已经遭到了破坏,这就是我们最后得到了比反物质更多的结果。
在物理学中,每当自然的对称性被破坏时,就会浮现一种新型粒子,称为“金石玻色子”,以强制破坏对称性。
研究表明,暗物质也许是一种戈德斯通玻色子,与早期宇宙中重子数对称性的破坏有关。
这个想法背后的研究人员称其为“反冲”。重子数对称性在我们的实验中从未被破坏过,但是在早期宇宙中一定发生了令人兴奋的事情。这是一个暴力但短暂的事件,几乎消除了所有反物质。无论发生什么神奇的条件混合,重子数对称性都会破裂,从而使新的戈德斯通玻色子浮现。
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因此,人们认为,在那次奇特事件中,宇宙充满了暗物质粒子。但是随后,导致对称性破裂的任何条件都结束了,宇宙恢复了常态。但是到那时,为时已晚。暗物质以及所有其他物质仍然存在。
因此,在宇宙古代的第一分钟史诗般的时刻之后,一旦对称性回到了宇宙中,暗物质就沦陷到阴影中,再也不会与正常物质发生相互作用。
该研究声称,暗物质和常规物质的数量(大致)相同是因为它们之间存在关联。新模型无法预测暗物质和正常物质之间的确切比例为80/20。但这确实表明暗物质和正常物质处于大致相等的平衡的真相是因为它们起源于同一事件。
【 神秘“反冲”制造了暗物质吗?早期宇宙对称性中断如何发生?】这是一个非常干净和有趣的想法,但仍不能完全解释早期对称性中断是怎么发生的。
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