版權(quán)歸原作者所有,如有侵權(quán),請(qǐng)聯(lián)系我們

重磅發(fā)現(xiàn)!正物質(zhì)能存在,是因?yàn)橹形⒆樱匦孪磁屏苏次镔|(zhì)!

博科園
科學(xué)、科技、科研、科普
收藏

科學(xué)研究驚喜不斷,現(xiàn)在一個(gè)國(guó)際研究小組的一項(xiàng)新研究表明:時(shí)空的漣漪引力波可能包含另一個(gè)證據(jù),證明正物質(zhì)之所以能在宇宙大爆炸中幸存下來(lái),是因?yàn)橄嘧兡茏專(zhuān)ㄔ试S)中微子重新洗牌正物質(zhì)和反物質(zhì)。在科幻小說(shuō)或好萊塢電影中,萬(wàn)物是如何被從一場(chǎng)徹底的毀滅中拯救出來(lái),這并不是一個(gè)問(wèn)題。根據(jù)現(xiàn)代宇宙學(xué)的宇宙大爆炸理論,(正)物質(zhì)與反物質(zhì)等量,如果它們一直保持這種狀態(tài)。

物質(zhì)和反物質(zhì)最終應(yīng)該會(huì)相遇并一對(duì)一地湮滅,導(dǎo)致徹底的湮滅,那么宇宙將空蕩蕩的,也就不會(huì)有星系、恒星、黑洞、行星和地球億萬(wàn)物種生命了!但是,宇宙萬(wàn)物卻實(shí)實(shí)在在的存在與這一理論相矛盾,為了克服正反物質(zhì)徹底的湮滅,宇宙必須將少量的反物質(zhì)轉(zhuǎn)化為(正)物質(zhì),造成正反物質(zhì)之間的不平衡。理論研究表明,所需的失衡只要十億分之一,但這種不平衡是在什么時(shí)候以及如何造成的,這仍然是一個(gè)未知的謎。

研究的合著者、加州大學(xué)伯克利分校博士后研究員、勞倫斯·伯克利國(guó)家實(shí)驗(yàn)室物理研究員杰夫·德羅(Jeff Dror)表示:一旦我們回顧宇宙誕生的后約100萬(wàn)年,它對(duì)光線就變得不透明了,這使得‘我們?yōu)槭裁磿?huì)在這里?這個(gè)根本問(wèn)題很難回答。由于(正)物質(zhì)和反物質(zhì)具有相反的電荷,除非它們是電中性的,否則它們不能相互轉(zhuǎn)化。中微子是我們所唯一的電中性物質(zhì)粒子,所以中微子是完成這項(xiàng)使命的最強(qiáng)競(jìng)爭(zhēng)者。

許多研究人員支持的一個(gè)理論是:宇宙經(jīng)歷了一次相變,因此中微子可以重新洗牌正物質(zhì)和反物質(zhì)。相變就像沸水變成水蒸氣,或者把水冷卻成冰,物質(zhì)的行為在稱(chēng)為臨界溫度的特定溫度下發(fā)生變化。當(dāng)某種金屬冷卻到較低溫度時(shí),它通過(guò)相變完全失去電阻,成為超導(dǎo)體,也是用于癌癥診斷的磁共振成像(MRI)或磁懸浮技術(shù)的基礎(chǔ),還能使列車(chē)漂浮起來(lái),使其能夠以每小時(shí)480km的速度運(yùn)行,而不會(huì)導(dǎo)致頭暈。

研究的合著者、加州大學(xué)伯克利分校麥克亞當(dāng)斯物理學(xué)教授、東京大學(xué)卡夫利宇宙物理與數(shù)學(xué)研究所首席研究員、勞倫斯·伯克利國(guó)家實(shí)驗(yàn)室資深教職科學(xué)家村山秀史解釋說(shuō):就像超導(dǎo)體一樣,早期宇宙中的相變,可能創(chuàng)造了一種叫做宇宙弦的非常細(xì)的磁場(chǎng)管。研究人員相信宇宙弦然后試圖簡(jiǎn)化自己,導(dǎo)致稱(chēng)為引力波的時(shí)空微小波動(dòng)。對(duì)于幾乎所有可能的臨界溫度,未來(lái)的太空天文臺(tái):

如LISA、BBO(歐洲航天局)或DECIGO(日本宇航探索局)都可以探測(cè)到這些溫度。研究的合著者格雷厄姆·懷特(Graham White)表示:引力波的發(fā)現(xiàn)為我們提供了一個(gè)新機(jī)會(huì),可以進(jìn)一步回顧某個(gè)時(shí)間,因?yàn)橛钪鎻囊婚_(kāi)始就對(duì)引力是“透明”的。當(dāng)宇宙誕生之初的溫度,可能比今天宇宙中最熱的地方高出一萬(wàn)億到一千萬(wàn)億倍時(shí),中微子的行為,很可能就是確保宇宙正物質(zhì)能存在所需的方式。

該研究證明:可能還留下了一個(gè)可檢測(cè)到的引力波漣漪背景。宇宙弦曾經(jīng)作為一種在質(zhì)量密度上產(chǎn)生微小變化的方式很受歡迎,這些物質(zhì)密度最終變成了恒星和星系,但由于此前研究的數(shù)據(jù)排除了這個(gè)想法,它消亡了。該研究所負(fù)責(zé)日本的引力波探測(cè)器KAGRA和超神岡實(shí)驗(yàn),東京大學(xué)宇宙線研究所的博士后研究員平松隆說(shuō):現(xiàn)在,隨著新研究的進(jìn)行,這個(gè)想法又回來(lái)了,原因不同了,這是令人興奮的!

日本高能加速器研究組織理論中心副教授Kazunori Kohri表示:來(lái)自宇宙弦的引力波頻譜與黑洞合并等天體物理源的光譜非常不同,所以我們完全有可能相信,這個(gè)源確實(shí)是宇宙弦。如果能知道宇宙正物質(zhì)為什么存在,那將會(huì)非常令人興奮,這是科學(xué)界的終極問(wèn)題之一!該研究成果作為編輯推薦已發(fā)表在《物理評(píng)論快報(bào)》期刊上。

博科園|www.bokeyuan.net

博科園|研究/來(lái)自:卡夫里宇宙物理與數(shù)學(xué)研究所

參考期刊《物理評(píng)論快報(bào)》

DOI: 10.1103/PhysRevLett.124.041804

博科園|科學(xué)、科技、科研、科普

關(guān)注【博科園】看更多大美宇宙科學(xué)