最新研究發(fā)現(xiàn) 早期宇宙中軸子場導(dǎo)致更多物質(zhì)生成
2020-03-27 08:01:28 來源: 科技日報
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  宇宙為什么由物質(zhì)而非反物質(zhì)組成?是科學(xué)界最大未解之謎之一。美國科學(xué)家在最新一期《物理評論快報》雜志指出,軸子或許是幫助物質(zhì)“打敗”反物質(zhì)的“幕后功臣”。

  暨南大學(xué)理工學(xué)院教授楊嶠立對科技日報記者解釋說:“1977年,科學(xué)家提出軸子這一假想粒子。他們認(rèn)為,如果這種亞原子粒子真的存在,可以解決兩大粒子物理學(xué)難題:一是暗物質(zhì)來源;二是為什么夸克(組成質(zhì)子和中子的粒子)之間的強(qiáng)相互作用遵守電荷和宇稱(CP)對稱而弱相互作用不遵守。”

  軸子的潛力可能還不止于此!據(jù)美國《科學(xué)新聞》網(wǎng)站25日報道,密歇根大學(xué)的洪東名和普林斯頓大學(xué)的針谷啟介表示,軸子或可解釋為什么宇宙主要由物質(zhì)組成——早期宇宙中,軸子場可導(dǎo)致物質(zhì)的產(chǎn)生超過反物質(zhì)。

  科學(xué)家認(rèn)為,138億年前,宇宙大爆炸本應(yīng)產(chǎn)生了同等數(shù)量的正物質(zhì)和反物質(zhì),但正反物質(zhì)相遇時會彼此湮滅,因此在宇宙演化過程中,可能存在某種過程,讓物質(zhì)“打敗”了反物質(zhì),但科學(xué)家一直未曾找出原因,有人認(rèn)為中微子在其中發(fā)揮關(guān)鍵作用,但新研究認(rèn)為“幕后功臣”或是軸子。

  最新觀點基于軸子場的演化。軸子場是一種假想的、彌散于空間的場。新研究稱,軸子場的振動會產(chǎn)生軸子。在早期宇宙中,軸子場處于可能的最低能量狀態(tài)前擁有很多能量。通過一系列與強(qiáng)作用力(讓夸克緊緊依附在一起)和弱作用力(產(chǎn)生某些放射性衰變)相關(guān)的相互作用,“在早期宇宙中,軸子場的螺旋衰變產(chǎn)生了更多物質(zhì)”。

  楊嶠立說:“最新研究極富創(chuàng)新性,正反物質(zhì)不對稱是人類自然科學(xué)的重大未解之謎之一,新研究極大拓展了理論研究的可能性?!?/p>

  科學(xué)家目前正借助一些試驗“通緝”軸子,如美國的“軸子暗物質(zhì)實驗”(ADMX)。但這兩位科學(xué)家認(rèn)為,軸子質(zhì)量可能比ADMX實驗搜尋的要大得多,“國際軸子天文臺”等實驗未來有望搜尋質(zhì)量更大的軸子。此外,另一種尚未“現(xiàn)身”的大質(zhì)量粒子或許也是解釋現(xiàn)有正反物質(zhì)之間的數(shù)量偏差的關(guān)鍵。(記者劉霞)

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