研究人員找到了展示我們宇宙中最小的粒子是如何把我們從徹底殲滅中拯救的演示方法

科研人員想方設法證明宇宙中最小微粒是如何使人類免於徹底毀滅的的

圖：宇宙大爆炸後的極速膨脹使得最初的微觀宇宙延伸為巨集觀，並將宇宙能量轉化為物質。

而在這過程中很可能創造了等量的物質和反物質，預示著我們宇宙的徹底毀滅。作者討論了是否因為膨脹後的相變導致物質數量和反物質數量之間存在微小不平衡，從而使某些物質能夠在幾乎完全湮滅之後存活下來。這種相變很可能形成一個由“橡皮筋”組成的網路，類似於宇宙弦，宇宙弦將產生時空漣漪，也就是引力波。在相變之後138億年，這些傳播的波穿過熱而密的宇宙到達我們今天。在當前和未來的實驗裡，有很大可能發現這些引力波。

一個國際研究小組的最新研究表明，這一發現的稱為引力波的時空漣漪能夠證明生命之所以能在大爆炸中倖存下來，是因為有一種相變，這種相變使得中微子粒子對物質和反物質進行重組。在科幻小說或好萊塢電影中，拯救人類於完全湮滅的境地，是輕而易舉的。根據現代宇宙學的大爆炸理論，物質是由等量的反物質產生的。如果一直這樣下去，物質和反物質最終有可能一對一地相遇並湮滅，最後走向徹底的湮滅。

而我們的存在與這個理論相矛盾。為了避免完全的湮滅反應，宇宙必須將少量的反物質轉化成物質，以造成它們之間的不平衡。這種不平衡只需十億分之一。但是，它究竟是在何時以及如何產生的，至今仍完全是個謎。

“當我們回溯至宇宙誕生後約一百萬年，它開始變得透明。這就使得一個根本性的問題“我們為何出現在這裡”變得難以回答。”論文作者之一、加州大學伯克利分校博士後、勞倫斯伯克利國家實驗室物理研究員傑夫·德羅（Jeff

Dror）表示。

物質與反物質具有相反的電荷，因而不能相互轉化，除非它們是電中性的。而中微子是我們所知道的唯一呈電中性的物理粒子，它們是這項工作最有力的競爭者。有不少研究人員支援這一種理論：宇宙經歷了相變，因而中微子得以將物質與反物質“重新洗牌”。

“水蒸發為蒸汽或凝固成冰的現象稱為物質的相變，物質發生相變時的溫度稱為臨界溫度。當某金屬冷卻至一較低溫度時，發生相變，電阻完全消失成為超導體。這是核磁共振成像及磁力懸浮的技術基礎，可用於癌症診斷、保障列車以300英里每小時平穩執行。同超導體一樣，早期宇宙中的相變可能產生了非常薄的磁場，稱為宇宙弦。”論文共同作者村山齊、麥克亞當斯解釋道。（加州大學伯克利分校物理學教授，東京大學宇宙物理與數學卡弗裡研究所首席研究員，勞倫斯伯克利國家實驗室高階研究員）

德羅爾和村山來自由日本、美國和加拿大研究者組成的團隊。他們認為宇宙弦簡化自身時會產生時空的微小扭曲，即引力波。未來的太空監測站例如LISA、BBO（歐洲航天局），DECIGO（日本航空航天探索局）幾乎可以在所有可能的零界溫度下檢測到這些現象。

“引力波的最新發現為進一步追溯到某個時代提供了新的機會，因為重力的作用在宇宙中從始至終都是透明的。 當宇宙的溫度比現在宇宙最熱的某個地方高一萬億到四千萬億倍時，中微子的執行可能只能夠確保我們足以生存下去。 我們曾演示證明了中微子或許還留下了重力波動的影像背景讓我們知道，而這一背景是可測的。”論文的共著者——TRIUMF的博士後研究員格雷厄姆·懷特（Graham White）說。

“宇宙弦的說法曾經很流行，它可以讓星體的品質密度產生微小的變化，最終變成恆星和星系，但是這些資料否定了這個想法，宇宙弦也就不復存在。而現在，隨著我們工作的進展，這個想法因另一個原因回來了。這是令人興奮的！”東京大學宇宙射線研究所的博士後研究員平鬆隆史（Takashi Hiramatsu）說，他負責日本的引力波探測器KAGRA和Hyper-Kamiokande實驗的進行。

“來自宇宙弦的引力波的光譜與天體物理源的光譜（例如黑洞的合併）截然不同。 我們完全有理由相信這確實是宇宙弦。”日本高能加速器研究組織理論中心副教授Kazunori Kohri說。

“去探索我們人類為什麼存在的確非常令人興奮，” 村山（Murayama）說，“這是科學界的終極問題。”

相關知識

在物理科學中，粒子（舊文字中的微粒）是一種區域性的具有體積、密度或品質等物理或化學性質的物件。粒子在大小和數量上有很大差異，從亞原子粒子（例如電子）到微觀粒子（例如原子和分子），再到巨集觀粒子（例如粉末及其他顆粒體）。粒子還可以被用來建立更大物理物件的科學模型，這取決於它們的密度，例如移動的人群，或者運動中的天體。

參考資料

1.Wikipedia百科全書

2.天文學名詞

3.University of Tokyo-想吃一口彩虹糖，a，M̶e̶o̶w，不思議