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(guó)科學(xué)家在最新一期《物理評(píng)論快報(bào)》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(duì)科技日?qǐng)?bào)記者解釋說(shuō):“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(lái)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(duì)稱而弱相互作用不遵守?!?/p>
軸子的潛力可能還不止于此!據(jù)美國(guó)《科學(xué)新聞》網(wǎng)站25日?qǐng)?bào)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(chǎng)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(shí)會(huì)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(diǎn)基于軸子場(chǎng)的演化。軸子場(chǎng)是一種假想的、彌散于空間的場(chǎng)。新研究稱,軸子場(chǎng)的振動(dòng)會(huì)產(chǎn)生軸子。在早期宇宙中,軸子場(chǎng)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(chǎng)的螺旋衰變產(chǎn)生了更多物質(zhì)”。
楊嶠立說(shuō):“最新研究極富創(chuàng)新性,正反物質(zhì)不對(duì)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(yàn)“通緝”軸子,如美國(guó)的“軸子暗物質(zhì)實(shí)驗(yàn)”(ADMX)。但這兩位科學(xué)家認(rèn)為,軸子質(zhì)量可能比ADMX實(shí)驗(yàn)搜尋的要大得多,“國(guó)際軸子天文臺(tái)”等實(shí)驗(yàn)未來(lái)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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