最新研究或可破解正反物質不對稱謎團

　　自1932年人類發現了反物質以來，科學界一直有一個無法釋懷的謎團——“重子不對稱性”。為何在宇宙中，重子的數量比反重子多？或者說，為何粒子會多于反粒子？

　　據美國物理學家組織網11月29日報道，包括英屬哥倫比亞大學科學家在內的研究團隊在理論上結合了暗物質和原子，居然利用它們的狀態給出了一個統一標準的解釋，而該理論將可對這個數十年的“疑案”——“重子不對稱性”進行解疑釋惑。

　　物理學最大的謎團

　　質子與中子被統稱為核子，有很多種比核子重的粒子，它們與核子也屬同一類，這類粒子于是被改稱為重子。

　　我們周圍的宏觀物質主要由重子數為正的質子和中子所組成，反質子和反中子也能結合成帶負電的反原子核，由反粒子組成的物質相應地叫反物質。

　　“重子不對稱性”的要點是討論在宇宙中，緣何重子的數量比反重子多？或者說，為何粒子會多于反粒子？

　　該問題之所以被稱為“物理學最大謎團”的關鍵性在于，依據大爆炸理論，在宇宙誕生初期，介質的溫度非常高，粒子間的熱碰撞會成對地產生任何基本粒子。這一狀態中，重子和反重子的數目是否嚴格相等，這不是由物理規律決定，而是由最初條件決定的。理論學家認為，正反粒子在此時應當等量。但事實上，今天宇宙中光子的數目最多，重子的數目是它的十萬萬分之一左右，反重子的數目很可能還要低許多量級。

　　另一方面，粒子會和反粒子湮滅產生出光子（電磁波），宇宙也因此應該是完全由電磁波構成，不會有任何的物質，更不會有現在粒子的宇宙。那它究竟是經歷了怎樣的過渡才成為今日以正物質為主的狀態呢？科學家必須要尋找一個合理的物理機制來解釋它。

　　暗物質擁有的負重子

　　人類研究初涉宇宙暗物質大約是80年前，現如今仍不能說了解，但這次暗物質卻暫且先將自身的“神秘氣質”放下，聯合常規原子“攜手破案”，試圖給人類一個關于反物質之謎的交代。

　　一個包括英屬哥倫比亞大學、加拿大粒子物理國家實驗室、美國布魯克海文國家實驗室等等機構在內的科學團隊，給出了關于物質形成的“方案”。

　　據該項目研究人員克里斯·希古爾森解釋，他們的“宇宙協調預言”認為：在宇宙中，可見原子中的正重子（positive baryon）數量，與暗物質擁有的負重子（negative baryon）數量是正好相當且達成平衡的，這就將暗物質與原子的結構聯系起來。

　　而在暗物質與可見物質的重子平衡被“修復”了的情況下，我們見到的宇宙就呈現由原子構成的狀態，且這些原子每一個都攜帶著一個為正的重子，而原子核內皆為帶正電荷的質子和不帶電荷的中子，電荷正好等同于核內質子與中子電荷的全部總數。

　　此前，通過威爾金森微波各向異性探測器（WMAP）衛星對宇宙微波背景輻射的探測，已知原子占宇宙密度的4.6%，暗物質則是23%。正是原子的5倍。研究人員新給出的“宇宙協調”預言或將解釋為何這個密度差異會恰好是5倍。

　　而在此項研究中，科學家同時衍生出了全新方法來檢測暗物質——眾所周知反粒子會與正粒子相遇而湮滅，現在暗物質中的反粒子很可能做出同樣的事來。盡管其發生頻率可能極低，但也催生出了全新的探測方法。

　　研究人員將該論文刊登在了最新一期出版的《物理評論快報》雜志上。