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最新研究發現 早期宇宙中軸子場導致更多物質生成
2020-03-27 08:01:28 來源: 科技日報
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  宇宙為什麼由物質而非反物質組成?是科學界最大未解之謎之一。美國科學家在最新一期《物理評論快報》雜志指出,軸子或許是幫助物質“打敗”反物質的“幕後功臣”。

  暨南大學理工學院教授楊嶠立對科技日報記者解釋説:“1977年,科學家提出軸子這一假想粒子。他們認為,如果這種亞原子粒子真的存在,可以解決兩大粒子物理學難題:一是暗物質來源;二是為什麼誇克(組成質子和中子的粒子)之間的強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!據美國《科學新聞》網站25日報道,密歇根大學的洪東名和普林斯頓大學的針谷啟介表示,軸子或可解釋為什麼宇宙主要由物質組成——早期宇宙中,軸子場可導致物質的産生超過反物質。

  科學家認為,138億年前,宇宙大爆炸本應産生了同等數量的正物質和反物質,但正反物質相遇時會彼此湮滅,因此在宇宙演化過程中,可能存在某種過程,讓物質“打敗”了反物質,但科學家一直未曾找出原因,有人認為中微子在其中發揮關鍵作用,但新研究認為“幕後功臣”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,軸子場的振動會産生軸子。在早期宇宙中,軸子場處于可能的最低能量狀態前擁有很多能量。通過一係列與強作用力(讓誇克緊緊依附在一起)和弱作用力(産生某些放射性衰變)相關的相互作用,“在早期宇宙中,軸子場的螺旋衰變産生了更多物質”。

  楊嶠立説:“最新研究極富創新性,正反物質不對稱是人類自然科學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。”

  科學家目前正借助一些試驗“通緝”軸子,如美國的“軸子暗物質實驗”(ADMX)。但這兩位科學家認為,軸子質量可能比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量更大的軸子。此外,另一種尚未“現身”的大質量粒子或許也是解釋現有正反物質之間的數量偏差的關鍵。(記者劉霞)

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【糾錯】 責任編輯: 王佳寧
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