人们普遍认为,在宇宙出现的那一刻,它与大爆炸和空间的特定行为有关,如果我们过分夸大的话,物质就会从宇宙中“掉出来”。随着物质的出现,反物质也出现了。即使我们以这种方式忽略了宇宙出现概念的复杂性,并对一些不一致之处视而不见,那么另一个非常有趣的问题仍然存在。
物质与反物质一起出现。而且,如果你相信标准方法,那么它们的数量是相等的。它们应该已经湮灭了,但是,宇宙中仍然存在物质。怎么会发生这种事?
如果你相信这些理论,那么在我们的宇宙早期阶段,确实存在大约等量的物质和反物质。
一些随机量子涨落导致粒子和反粒子的自发出现和消失,被认为导致了物质和反物质的出现。但某些东西造成了物质和反物质之间的轻微不平衡,从而导致了宇宙的膨胀。
不幸的是,我们再次面临一种悖论。要么关于大爆炸的想法是错误的,要么物质形成的机制不同。顺便说一句,关于标准概念,我已经写道,最近通过哈勃望远镜进行的观测表明,早期宇宙的预期图像并不存在。至少,这可能意味着机制不完全相同。但在物理学中,有一些关于物质和反物质之间不平衡的考虑。有一个破缺对称的概念,而且它似乎已经发展得很成熟了。
理论上应该是这样的。伽马射线在这里只是启动物质诞生的一种方式。实际上它可以是任何其他形式的能量
电荷宇称破缺或CP破缺是粒子物理学中的一种方法,试图解释宇宙中物质和反物质之间的不平衡。CP对称性表明物理定律应该同样适用于粒子和反粒子。
对称性破缺
然而,在20世纪60年代,我们观察到一些亚原子粒子以破坏CP对称性的方式衰变。特别是kaons和B-介子。它们都是由夸克和反夸克组成的不稳定粒子。
由于它们不稳定,如果严格遵循CP对称性,它们预计会以相同的概率衰变成更小、更稳定的夸克和反夸克。但在实验中,物理学家观察到kaons和B介子衰变为物质粒子的频率比衰变为反物质粒子的频率要高一些。
这意味着,如果你观察大量衰变的介子,你会发现粒子多于反粒子的形式的不平衡。简单地说,物质-反物质行为的“镜子”似乎并没有完美反映,表明存在不对称性。
如果这是真的,那么为什么这个问题仍然悬而未决,而且我们经常听说这是一个理解的基本问题?
问题是这种不平衡并不能解释我们在宇宙中看到的物质数量。上述假设假设该物质的含量可以忽略不计。宇宙中存在明显的不平衡。它不能用我们观察到的数量来解释。
理论表明,在大爆炸的早期阶段,条件可能非常极端,以至于CP对称性破缺的规模可能比今天观察到的要大得多。
这种对CP对称性的强烈破坏可能会导致物质多于反物质。每十亿个物质-反物质对大约增加1个物质粒子。但这并不是问题的一个完全解决的部分。
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