揭秘宇宙中物質為何多過反物質(圖)
或因時空扭曲

2011-08-20 19:48

宇宙中物質的量多於反物質，根據一項betway体育手机网 研究結果，關於這一問題的答案或許和星系的自轉有關。

反物質是物質的奇特「同胞」，物理學認為任何一種物質的粒子都存在著質量相同但電荷相反的反粒子。當物質和反物質粒子相遇時就會發生所謂的「湮滅反應」，其質量完全轉化為能量，在一陣劇烈的爆炸中灰飛煙滅。

我們的宇宙完全是由物質組成的，這一事實本身讓科學家們困惑不已。宇宙在137億年前大爆炸中誕生時，應當會產生一樣多的物質和反物質粒子，它們應當早已相互湮滅，從而使宇宙中一片空寂，沒有任何物質也沒有任何反物質。他們不能理解為何物質竟然「倖存」了下來，也因此有了星系，地球和我們每一個人的存在。

關於我們為何竟然能存在的這一問題，物理學家們還沒有找到很好的解釋。但是現在一項betway体育手机网 的研究似乎能給我們指出一個可能的方向。

英國華威大學物理學家馬克·哈德利(Mark Hadley)計算了我們銀河繫在自轉時對周遭時空的拖拽作用。根據愛因斯坦的廣義相對論，這樣一個質量巨大的天體自轉時的速度和角動量會造成其周遭時空的扭曲，稱為「慣性系拖曳效應」(frame-dragging)。

由於銀河系的巨大質量，其造成的時空扭曲效應相當於地球造成的同種效應強度的100萬倍。

這種效應導致的時空變化，尤其是時間膨脹(time dilation)，反過來又會影響粒子的衰變。由於它們不同的屬性，物質和反物質對於時間膨脹會做出不同的反應，也因此會形成不同的衰變速率。

物理學家們測量了這種物質和反物質之間存在的衰變速率不對稱，即「宇稱破壞」(charge-parity violation)。但是到目前為止還沒有人能回答就是是為什麼會出現這種不對稱。

「這種破壞已經被測量到，但是沒有被解釋。」哈德利說，「而此次的這項研究顯示我們在實驗室中觀察到的一系列結果可能是星系自轉擾動本地時空的結果。如果這一研究被證實，那麼這就意味著自然界本身便是不對稱的。」

不過哈德利也認為在基本層面上，物質和反物質是對稱的，只是它們對於由於星系自轉產生時空變化效應的反應不同。他表示，如果將宇宙作為一個整體來考察，應當會發現不同層面上的時空扭曲或拉伸將被抵消，而宇稱破壞將消失。

哈德利在《歐洲物理學通報》中寫道：「宇稱破壞被視作是宇宙中物質富余的一個關鍵性解釋，但是目前觀察到的宇稱破壞還不足以解釋我們今天所觀察到的宇宙。」

他認為，應當用時空扭曲的觀點來解釋這種不對稱。或許宇宙早期形成的大尺度結構存在的自轉導致的巨大時空效應會引發強烈的不對稱，從而直接影響物質和反物質的分布。

他還提出了一系列檢驗這一理論的建議：他建議其他科學家可以使用位於瑞士日內瓦附近歐洲核子研究中心(CERN)的「大型強子對撞機」(LHC)進行驗證，或者觀察美國加州斯坦福大學SLAC粒子物理實驗室的BaBar實驗結果數據。這項實驗是專門利用B 介子進行宇稱破壞情形下粒子衰變研究的。

他說：「這項研究結果是可驗證的，所有數據都已經存在於核子研究中心或斯坦福大學。」