反物质的发现揭示了宇宙起源的线索
来自中微子的新证据指向了一种关于为什么宇宙是由物质而不是反物质组成的理论 。
在宇宙开端 ， 世界上存在着物质和反物质 ， 后来只剩下物质了 。 这是为什么？这个问题是物理学中具有决定性意义的谜团之一 。 几十年来 ， 理论家们一直在尝试想出潜在的解决方案 ， 其中大多数涉及到宇宙中已知粒子以外存在的额外粒子的问题 。
科学家宣布了一项令人兴奋的发现 ， 指出了一种可能的解决方案 ， 但数据并未得出决定性的发现 。 无论最终答案是什么 ， 解决这个问题可能会告诉我们更多 ， 不仅仅能够告诉我们 ， 为什么我们生活在一个物质宇宙中 ， 它还可能会揭示宇宙最早时代的秘密 ， 甚至将我们与科学家都难以弄清的无形暗物质联系起来 。
大多数关于物质如何胜过反物质的理论主要分为两大阵营 。 其中一种理论弱电重子生成（electroweak baryogenesis） ， 它提出了基于希格斯玻色子的一些粒子——这种粒子与万物如何获得质量有关 。 如果这些希格斯表亲存在 ， 他们可能帮助引发了一场突然的相变 ， 类似于宇宙早期水从液体转变为气体时的转变 ， 这可能导致太空中物质略多于反物质 。 当物质和反物质接触时 ， 它们会相互湮灭 ， 所以年轻宇宙中的大部分物质都会被摧毁 ， 只留下少量过剩的物质来形成我们周围的星系、恒星和行星 。
另一种主要的理论被称为“轻子起源”（leptogenesis） ， 它源于中微子 。 这些粒子比夸克轻得多 ， 以轻盈的方式穿过宇宙 ， 几乎不会停下来与任何东西相互作用 。 根据这种设想 ， 除了我们所知的常规中微子外 ， 还有非常重的中微子 ， 它们是如此巨大 ， 以至于只有在宇宙非常炎热和密集的时候 ， 才可能是从大爆炸之后存在的巨大能量和温度中锻造出来的 。 人们认为 ， 当这些粒子不可避免地分解成更小、更稳定的物种时 ， 它们产生的物质可能比反物质的副产品略多 ， 导致了我们今天看到的现象 。
两个谜团最终和成为一个最终奥秘
日本东海至神冈T2K（Tokai To Kamioka）实验的科学家们最近宣布的这一消息 ， 为轻子起源的概念提供了充满希望的发现 。 这项实验观察了中微子在地下300公里处穿行 ， 并在三种类型之间变化的过程——这是中微子的一种特殊能力 ， 称为振荡 。 T2K研究人员在中微子中检测到比反中微子更多的振荡 ， 这表明两者不仅仅只是彼此的镜像 ， 在实际上会有不同的表现 。
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