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神秘力量致宇宙诞生后出现诸多谜团,它究竟来自何方?

神秘力量致宇宙诞生后出现诸多谜团,它究竟来自何方?

我们这个宇宙实在是太神秘了。科学家发现,一切物质都有与其相对应的反物质(粒子所带的电荷相反)。而且粒子对撞机实验发现,在极端条件下,高能反应产生物质和反物质的概率是相等的。因此,理论上在远古宇宙的极端环境下,物质和反物质应该是一样多的。但是由于物质和反物质相遇会湮灭,而我们的世界是物质的,因此在宇宙诞生的时候,很可能有某种未知的原因导致了物质总量超过了反物质。而这种原因是什么呢?

除了物质和反物质这个谜,宇宙身上还有另外一个巨大的谜团——暗物质。宇宙质量的80%不知所终。没有这80%的质量,宇宙的结构会解体。但是尽管暗物质虽然很大比例,对宇宙的特点又没有决定性。它只是通过引力来维系天体结构的存在,而不能说主宰了这个宇宙。这也让天文学家感到非常迷惑。

最近一些科学家将这二者结合起来研究后发现,它们之间,即暗物质的诞生和物质战胜反物质之间,可能存在某种关联。

这些科学家的切入点是重子数量的对称性。这一概念指的是参与互动的重子数量,与退出互动的重子数量总体上应该是相等的。重子是对由夸克组成的所有粒子的统称,例如质子和中子。与此同时,由带相反电荷的反夸克组成的重子也具有这种对称性。

在物理学中,对称性是可以被打破的,而对称性的打破通常会产生一种新的粒子,这种粒子被称为“金石玻色子(Goldstone boson)”。例如强互作用力的打破就会产生一种名为介子的“金石玻色子”。

重子数量的对称性是很难被打破的,事实上科学家还从未在实验中打破过这种对称性。但科学家认为,在早期宇宙中情况就不一样了。那时候完全有可能发生过某种虽然持续时间十分短暂,但极具破坏性的事件,打破了重子数量的对称性,消灭了几乎所有的反物质,并产生了一种所谓的“金石玻色子”,这种“金石玻色子”就是我们所说的暗物质。

研究人员称这一事件为“神秘的一击”。“一击”之后,暗物质粒子开始充斥宇宙,但这一过程又因为某种原因而发生了终止,宇宙随后又开始恢复“正常”。可惜“为时已晚”,以致于我们今天的宇宙中既有20%的普通物质,又有80%的暗物质。

但是这“神秘的一击”究竟来自何方,就又是个谜。或许它来自“第三种力量”。

参考
Kick-alignment: matter asymmetry sourced dark matter
https://arxiv.org/abs/2012.14907

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