英属哥伦比亚大学(UBC)和加拿大国家粒子物理学实验室(TRIUMF)的物理学家提出了一个统一的说法,用以解释暗物质和所谓的重子(baryon)不对称,这种不对称就是一种明显的不平衡性,存在于带有正重子电荷的物质和带有负重子电荷的反物质之间,普遍存在于宇宙中。
可见的宇宙似乎都是由原子组成,每一个原子带着一个正重子电荷(positive baryon charge),这一电荷等于原子核中所有质子和中子的数量。
然而,自从1932年发现反物质以来,研究人员都感到好奇的是,为什么宇宙中不存在一种中性重子电荷,这需要同样多的带负电荷的反物质,就像带正电荷的物质一样多。
这个纯粹的不对称性存在于粒子与反粒子之间,一直就是物理学上最大的未解之谜。
“我们已经提出一种物质生成的假说,就是可见原子的正重子数量平衡于等量而相反的负重子数量,就是暗物质的负重子数量,克里斯·斯古德孙(Kris Sigurdson)说,他是英属哥伦比亚大学物理学与天文学助理教授,一起工作的有他的同事,他们在加拿大国家粒子物理学实验室,也有美国布鲁克海文国家实验室(Brookhaven National Laboratory)的研究人员,他们都在研究这一理论。
“这就把原子的形成与暗物质联系起来,有助于解决重子不对称之谜,因为整个暗物质加上可见的重子,宇宙的平衡就得以恢复。”
这一新理论11月19日发表在《物理评论通讯》(Physical Review Letters)上。
观察宇宙大爆炸的余波,可以看到宇宙微波背景,威尔金森微波各向异性探测器(WMAP)卫星现在显示的是,宇宙中大约4.6%(密度)是由原子组成,大约五倍以上的是暗物质(23%)。
研究人员提出的宇宙平衡状态,也可以解释为什么测量到的暗物质密度和原子密度之间的差别是五倍。
研究者们还设想了一种全新的方法来探测暗物质。
“偶尔,暗物质反粒子也可能会碰撞并泯灭普通的原子粒子,释放出爆发性的能量,”斯古德孙说。“极为罕见的是,这意味着,暗物质可能在核子衰变(nucleon decay)实验中被观察到,这种实验是在地球上进行,为的是寻找自发衰变的质子。”
暗物质首次观察到其迹象是在近80年前,它是一种非常难以捉摸的物质,根据推断是存在的,因为可以测量到是,它的重力效应会影响可见物质,这些可见物质存在于星系、背景辐射以及整个宇宙。暗物质与普通物质有着非常弱的相互作用,但在我们的宇宙中起着关键作用,只是几乎探测不到。
胡曼·达旺迪斯尔(Hooman Davoudiasl)是纽约布鲁克海文国家实验室的,大卫·莫里塞(David Morrissey)和西恩·土林(Sean Tulin)是加拿大国家粒子物理学实验室理论团体的,他们合写了论文。
物质起源新理论:与暗物质有关
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