重磅发现!正物质能存在,是因为中微子,重新洗牌了正反物质!
来源:博科园
发布时间:2020-05-06
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科学研究惊喜不断,现在一个国际研究小组的一项新研究表明:时空的涟漪引力波可能包含另一个证据,证明正物质之所以能在宇宙大爆炸中幸存下来,是因为相变能让(允许)中微子重新洗牌正物质和反物质。在科幻小说或好莱坞电影中,万物是如何被从一场彻底的毁灭中拯救出来,这并不是一个问题。根据现代宇宙学的宇宙大爆炸理论,(正)物质与反物质等量,如果它们一直保持这种状态。

物质和反物质最终应该会相遇并一对一地湮灭,导致彻底的湮灭,那么宇宙将空荡荡的,也就不会有星系、恒星、黑洞、行星和地球亿万物种生命了!但是,宇宙万物却实实在在的存在与这一理论相矛盾,为了克服正反物质彻底的湮灭,宇宙必须将少量的反物质转化为(正)物质,造成正反物质之间的不平衡。理论研究表明,所需的失衡只要十亿分之一,但这种不平衡是在什么时候以及如何造成的,这仍然是一个未知的谜。

研究的合著者、加州大学伯克利分校博士后研究员、劳伦斯·伯克利国家实验室物理研究员杰夫·德罗(Jeff Dror)表示:一旦我们回顾宇宙诞生的后约100万年,它对光线就变得不透明了,这使得‘我们为什么会在这里?这个根本问题很难回答。由于(正)物质和反物质具有相反的电荷,除非它们是电中性的,否则它们不能相互转化。中微子是我们所唯一的电中性物质粒子,所以中微子是完成这项使命的最强竞争者。

许多研究人员支持的一个理论是:宇宙经历了一次相变,因此中微子可以重新洗牌正物质和反物质。相变就像沸水变成水蒸气,或者把水冷却成冰,物质的行为在称为临界温度的特定温度下发生变化。当某种金属冷却到较低温度时,它通过相变完全失去电阻,成为超导体,也是用于癌症诊断的磁共振成像(MRI)或磁悬浮技术的基础,还能使列车漂浮起来,使其能够以每小时480km的速度运行,而不会导致头晕。

研究的合著者、加州大学伯克利分校麦克亚当斯物理学教授、东京大学卡夫利宇宙物理与数学研究所首席研究员、劳伦斯·伯克利国家实验室资深教职科学家村山秀史解释说:就像超导体一样,早期宇宙中的相变,可能创造了一种叫做宇宙弦的非常细的磁场管。研究人员相信宇宙弦然后试图简化自己,导致称为引力波的时空微小波动。对于几乎所有可能的临界温度,未来的太空天文台:

如LISA、BBO(欧洲航天局)或DECIGO(日本宇航探索局)都可以探测到这些温度。研究的合著者格雷厄姆·怀特(Graham White)表示:引力波的发现为我们提供了一个新机会,可以进一步回顾某个时间,因为宇宙从一开始就对引力是“透明”的。当宇宙诞生之初的温度,可能比今天宇宙中最热的地方高出一万亿到一千万亿倍时,中微子的行为,很可能就是确保宇宙正物质能存在所需的方式。

该研究证明:可能还留下了一个可检测到的引力波涟漪背景。宇宙弦曾经作为一种在质量密度上产生微小变化的方式很受欢迎,这些物质密度最终变成了恒星和星系,但由于此前研究的数据排除了这个想法,它消亡了。该研究所负责日本的引力波探测器KAGRA和超神冈实验,东京大学宇宙线研究所的博士后研究员平松隆说:现在,随着新研究的进行,这个想法又回来了,原因不同了,这是令人兴奋的!

日本高能加速器研究组织理论中心副教授Kazunori Kohri表示:来自宇宙弦的引力波频谱与黑洞合并等天体物理源的光谱非常不同,所以我们完全有可能相信,这个源确实是宇宙弦。如果能知道宇宙正物质为什么存在,那将会非常令人兴奋,这是科学界的终极问题之一!该研究成果作为编辑推荐已发表在《物理评论快报》期刊上。

博科园|www.bokeyuan.net

博科园|研究/来自:卡夫里宇宙物理与数学研究所

参考期刊《物理评论快报》

DOI: 10.1103/PhysRevLett.124.041804

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