研究人员找到了展示我们宇宙中最小的粒子是如何把我们从彻底歼灭中拯救的演示方法

科研人员想方设法证明宇宙中最小微粒是如何使人类免于彻底毁灭的的

图：宇宙大爆炸后的极速膨胀使得最初的微观宇宙延伸为宏观，并将宇宙能量转化为物质。

而在这过程中很可能创造了等量的物质和反物质，预示着我们宇宙的彻底毁灭。作者讨论了是否因为膨胀后的相变导致物质数量和反物质数量之间存在微小不平衡，从而使某些物质能够在几乎完全湮灭之后存活下来。这种相变很可能形成一个由“橡皮筋”组成的网络，类似于宇宙弦，宇宙弦将产生时空涟漪，也就是引力波。在相变之后138亿年，这些传播的波穿过热而密的宇宙到达我们今天。在当前和未来的实验里，有很大可能发现这些引力波。

一个国际研究小组的最新研究表明，这一发现的称为引力波的时空涟漪能够证明生命之所以能在大爆炸中幸存下来，是因为有一种相变，这种相变使得中微子粒子对物质和反物质进行重组。在科幻小说或好莱坞电影中，拯救人类于完全湮灭的境地，是轻而易举的。根据现代宇宙学的大爆炸理论，物质是由等量的反物质产生的。如果一直这样下去，物质和反物质最终有可能一对一地相遇并湮灭，最后走向彻底的湮灭。

而我们的存在与这个理论相矛盾。为了避免完全的湮灭反应，宇宙必须将少量的反物质转化成物质，以造成它们之间的不平衡。这种不平衡只需十亿分之一。但是，它究竟是在何时以及如何产生的，至今仍完全是个谜。

“当我们回溯至宇宙诞生后约一百万年，它开始变得透明。这就使得一个根本性的问题“我们为何出现在这里”变得难以回答。”论文作者之一、加州大学伯克利分校博士后、劳伦斯伯克利国家实验室物理研究员杰夫·德罗（Jeff

Dror）表示。

物质与反物质具有相反的电荷，因而不能相互转化，除非它们是电中性的。而中微子是我们所知道的唯一呈电中性的物理粒子，它们是这项工作最有力的竞争者。有不少研究人员支持这一种理论：宇宙经历了相变，因而中微子得以将物质与反物质“重新洗牌”。

“水蒸发为蒸汽或凝固成冰的现象称为物质的相变，物质发生相变时的温度称为临界温度。当某金属冷却至一较低温度时，发生相变，电阻完全消失成为超导体。这是核磁共振成像及磁力悬浮的技术基础，可用于癌症诊断、保障列车以300英里每小时平稳运行。同超导体一样，早期宇宙中的相变可能产生了非常薄的磁场，称为宇宙弦。”论文共同作者村山齐、麦克亚当斯解释道。（加州大学伯克利分校物理学教授，东京大学宇宙物理与数学卡弗里研究所首席研究员，劳伦斯伯克利国家实验室高级研究员）

德罗尔和村山来自由日本、美国和加拿大研究者组成的团队。他们认为宇宙弦简化自身时会产生时空的微小扭曲，即引力波。未来的太空监测站例如LISA、BBO（欧洲航天局），DECIGO（日本航空航天探索局）几乎可以在所有可能的零界温度下检测到这些现象。

“引力波的最新发现为进一步追溯到某个时代提供了新的机会，因为重力的作用在宇宙中从始至终都是透明的。当宇宙的温度比现在宇宙最热的某个地方高一万亿到四千万亿倍时，中微子的运行可能只能够确保我们足以生存下去。我们曾演示证明了中微子或许还留下了重力波动的影像背景让我们知道，而这一背景是可测的。”论文的共著者——TRIUMF的博士后研究员格雷厄姆·怀特（Graham White）说。

“宇宙弦的说法曾经很流行，它可以让星体的质量密度产生微小的变化，最终变成恒星和星系，但是这些数据否定了这个想法，宇宙弦也就不复存在。而现在，随着我们工作的进展，这个想法因另一个原因回来了。这是令人兴奋的！”东京大学宇宙射线研究所的博士后研究员平松隆史（Takashi Hiramatsu）说，他负责日本的引力波探测器KAGRA和Hyper-Kamiokande实验的进行。

“来自宇宙弦的引力波的光谱与天体物理源的光谱（例如黑洞的合并）截然不同。我们完全有理由相信这确实是宇宙弦。”日本高能加速器研究组织理论中心副教授Kazunori Kohri说。

“去探索我们人类为什么存在的确非常令人兴奋，” 村山（Murayama）说，“这是科学界的终极问题。”

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全文排版：天文在线（零度星系）

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