宇宙的构成是物质还是反物质的?一起来看看吧!( 二 )


如果这种可能性是真的 , 它也可以解释为什么中微子如此之轻——也许还不到电子质量的六百万分之一 。 如果中微子和反中微子是相同的 , 它们可能不会像大多数粒子那样通过与希格斯场(与希格斯玻色子相关)的相互作用来获得质量 , 而是通过另一种称为跷跷板机制的过程获得质量 。 它们的微小质量将与早期宇宙中出现的重中微子的质量成反比 。 “当一个向上时 , 另一个就会向下 , 就像跷跷板一样 , ”伊佩克说 。
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位于伊利诺伊州巴达维亚的费米国家加速器实验室(Fermilab)的理论物理学家杰西卡·特纳(JessicaTurner)说:“细粒发生学是解释事物的一种非常优雅的方式 。 ”“首先 , 你要回答为什么物质比反物质多 。 第二 , 你要解释为什么中微子的质量这么小 。 ”
中微子是自己反物质的对应物的证据可能来自于寻找一种名为无中微子双β衰变的理论化反应的实验 , 这种反应只有在中微子能够像物质和反物质接触时那样湮灭自己的情况下才会发生 。 然而 , 即使这一发现也不能完全证明轻子起源的过程发生过 。 “如果你测量我们所能看到的最可能的CP破坏 , 如果你观察到中微子是它们自己的反粒子 , 我们会只能说这是间接证据 , 而不是直接证据 , ”特纳说 。
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与黑暗的一部分连接
物理学家说 , 摆在桌面上的另一种理论选择——弱电重子发生——可能更容易研究 。 费米实验室理论物理系主任玛塞拉·卡莱纳(MarcelaCarena)表示 , 尽管与细微形成有关的重中微子的产生很可能超出粒子加速器的能力 , 但这一理论预测的额外希格斯玻色子可能会出现在大型强子对撞机上 。 即使机器不直接制造它们 , 这些希格斯近亲也可以微妙但可察觉地与它产生的传统希格斯玻色子相互作用 。
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弱电重子的发生也需要宇宙中额外的CP破坏 , 但不需要特别在中微子中 。 事实上 , 在夸克中已经发现了CP破坏 , 尽管数量如此之少 , 以至于它不能解释物质-反物质的不平衡 。 这一理论缺失的CP破坏可能隐藏在所谓的暗区——被认为构成了太空中大部分物质的不可见暗物质的领域 。 也许暗物质和暗反物质的行为不同 , 这种差异可以解释我们所知的宇宙 。 卡雷纳说:“我的工作一直试图将宇宙中物质-反物质的不平衡与我们需要一些迄今未见过的东西来解释暗物质的想法联系起来 。 ”
电弱重子发生的证据不仅可以通过探测额外的希格斯粒子来寻找 , 还可以通过寻找暗物质和暗扇区的大量实验来获得 。 此外 , 如果宇宙相变发生在宇宙大爆炸之后不久 , 正如理论假设的那样 , 它可能已经产生了引力波 , 这些引力波可能会被未来的实验发现 , 比如激光干涉仪空间天线(LISA) , 这是一种将于本世纪30年代发射的天基引力波探测器 。
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不过最终宇宙可能会让我们大吃一惊 。 可能既没有“轻子起源” , 也没有弱电重力化发生 。 “这并不是唯一的两个选择——理论领域非常广阔 , ”伊佩克说 。 例如 , 她最近研究了一个模型 , 该模型涉及质子和中子内部夸克的强相互作用中的CP破坏 , 而理论家们也在研究许多其他的想法 。 特纳说:“我认为我们需要让自己探索所有的可能性 。 ”“自然界就是这样解体的 , 我们无法控制 。 我们只能尽最大努力去理解它 。 ”