“宇宙strings"可能阻止了宇宙自我毁灭

时间:2020-03-15 19:06 来源:seo 作者:杏鑫 点击量:

“宇宙strings"可能阻止了宇宙自我毁灭

大爆炸理论解释了宇宙是如何形成的——但是,具有讽刺意味的是,如果严格按照它的话,它也表明我们今天不应该存在。这是因为等量的物质和反物质应该被创造出来,而它们只会相互湮灭。但现在,物理学家们提出了一种新的理论来解释这一谜题,并概述了我们如何找到它的直接证据。

我们周围的一切——包括我们自身——都是由物质构成的。反物质,另一方面,似乎是极其罕见的,在欧洲核子研究中心的实验或闪电风暴和飓风期间短暂产生。

但我们应该感谢这种罕见。反物质粒子具有与物质相反的电荷,一旦它们相遇,就会在能量爆发中彼此毁灭。这可能对未来的太空旅行很方便,但它也表明这样的旅行将是相当乏味的,因为随着时间的推移,宇宙中的一切都将完全湮灭。

我们现在在这里质疑的事实显然意味着,那没有发生。但是为什么呢?所有人都认为大爆炸应该产生等量的物质和反物质,那么反物质去了哪里?为什么物质会赢得一场势均力敌的战争?这些是宇宙学中最大的未解之谜。

我们自身的存在表明,某种程度上,在某个时间点上,某种反物质一定变成了普通物质。即使这种不平衡只有十亿分之一那么微小,在所有的湮灭之后,也会留下足够的物质来制造我们今天看到的恒星、星系、行星、人类和比萨饼。

问题是物质和反物质不能简单地交换,因为它们有相反的电荷。除了中微子——这些微小的基本粒子是我们所知道的唯一带有中性电荷的粒子。因为零的反面仍然是零,所以中微子可以是它们自己的反粒子。这意味着,在经历相变的宇宙的帮助下,中微子可能会改变方向。

“相变就像沸水变成水蒸气,或者冷却水变成冰,”该研究的合著者Hitoshi Murayama说。物质的行为在特定的温度下发生变化,这种温度被称为临界温度。当某种金属被冷却到低温时,它会通过相变而完全失去电阻,成为超导体。就像超导体一样,早期宇宙的相变可能产生了一种非常薄的磁场管,称为宇宙弦。”

根据一些理论,这些宇宙弦渗透到宇宙中,就像水结冰时冰会形成裂缝一样。他们本可以给予中微子改变电荷所需的推动力——但迄今为止还没有发现这些弦的直接证据。

这可能是因为他们隐藏的时间比我们看到的还要早。人们认为,宇宙弦在相变之后会相对较快地形成,而这一切都将发生在宇宙存在的前一百万年左右。

不幸的是,光只能让我们的望远镜在背景辐射把一切都冲出去之前看到这么远的地方。但还有另一种方法来研究在此之前发生的事情——引力波。这些时空结构上的涟漪是由黑洞合并等巨大灾难所引发的,自2015年以来,我们就一直在探测它们。

根据这项新研究的研究人员的说法,这些宇宙弦也可能在时空上留下重力印记,我们可以探测到。当然,它们会比我们目前用LIGO和其他仪器发现的要小得多,但它们看起来也会非常不同,这让科学家能够区分它们。

“最近发现的引力波打开了一个新的机会,让我们可以回溯到更遥远的过去,因为宇宙在引力作用下是透明的,从一开始就如此,”该研究的合著者格雷厄姆·怀特(Graham White)说。“当宇宙比现在最热的地方要热一万亿到千万亿倍的时候,中微子的表现很可能正是我们生存所需要的。我们证明了它们可能也留下了可探测到的引力波的背景,让我们知道。”

研究人员表示,未来的太空引力波探测器,如LISA、BBO或DECIGO,可以帮助我们找到这些宇宙弦,一劳永逸地解开这个谜。

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