创世纪:物质战胜了反物质
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宇宙诞生
138亿年前,大爆炸发生,宇宙从中诞生。那时的时间、空间、能量处于一种目前物理学无法描述的不可分的纠缠状态。
10^-40秒
基本力开始作用
第一种力——引力——开始出现。接下来是另外三种力:电磁力、强力和弱力,它们将支配粒子的行为。
10^-30秒
物质和反物质出现
空间突然暴胀,在其内部形成物质粒子和反物质粒子(完全相同,但携带的电荷相反)。当物质颗粒遇到与它对应的反物质时,二者湮灭在一道光束里。
10^-27秒
中微子打破宇宙平衡
日本一项实验的首批数据表明,一些粒子衰变时可能发生了微弱的不平衡,它们就是重中微子。这种作用使轻子(电子、μ介子、τ介子)或反轻子诞生,但比例不对称:对应着100000个反轻子,形成了100001个轻子。所以物质略多于反物质。这个微弱差异将成为关键。
我们的世界诞生
10^-11秒
这种不平衡被传递给夸克
轻子转化为夸克,反轻子转化为反夸克……中微子导致的不平衡被传递下去:夸克略多于反夸克
10^-6秒
再传给质子和中子
温度降到足够低,使夸克能够转化为质子(p)和中子(n),即原子核的组成成分。反夸克则形成反质子和反中子……不平衡一直传递下去。
10^-4秒
发生大湮灭
物质和反物质湮灭(发光)。中微子不对称反应产生的多余量成为决定性因素:剩下了一丁点物质。更精确地说,每10立方米的宇宙有1个核子(质子或中子),而在湮灭以前,每立方厘米有1040个核子。
10^-3秒
只剩下物质
所有反粒子被摧毁。只剩下物质颗粒,它们逐渐形成原子,然后形成恒星、行星……
如果没有发生反应
大爆炸可能形成数量完全相等的粒子和反粒子。它们相遇、湮灭,每次施放一道光。
宇宙的历史可能短暂结束:大爆炸过后10^-3秒,宇宙就完全不存在任何物质,只留下光,而光也将随着宇宙膨胀逐渐减弱。
一个无聊的世界……
如果反应有利于反物质
或将形成一个反世界,即我们世界的完美镜像:反原子、反分子、反恒星……
不过,如果反物质是“反引力”的呢?因为我们今天还无法得知,反物质是否像物质一样陷入时空,还是产生相反结果。反粒子可能不会相互吸引,而是相互排斥。
如果情况如此,在反物质组成的宇宙中,粒子可能相互远离。比起没有反应也好不了多少……
撰文 Mathieu Grousson
编译 周佩琼
来源: 新发现杂志