当我们环顾宇宙:
我们发现到处都有相同的迹象。我们看到原子吸收和发射线，我们看到物质和其他形式的物质相互作用，我们看到恒星形成和恒星死亡、碰撞、X射线等等。
图片来源：美国宇航局和太空望远镜科学研究所，哈勃官网
但我们没有看到的同样重要:我们没有看到任何物质与反物质在最大尺度上湮灭的迹象，我们没有看到任何证据去表明某些恒星、星系或行星是由反物质构成的。如果某些反物质部分与物质部分发生碰撞(并湮灭)，我们就看不到我们期望的典型伽马射线。相反，它是物质，到处都是物质，和我们看到的任何地方一样丰富。
图片来源：NGC 5426-27（Arp 271）的双子南座图像，由双子座多目标光谱仪成像
这对我们来说不是问题，如果没有这样一个讨厌的事实：尽管E=mc2 告诉我们——你可以用纯能量产生质量——而今天我们所知的宇宙中的所有反应和规律只能通过创造等量的物质和反物质来产生质量。
那么，如果自然法则在物质和反物质之间是完全对称的，宇宙由大量物质构成，而实际上没有反物质，我们是如何走到今天这一步的呢?有两种选择:要么宇宙生来就有比反物质更多的物质，要么在宇宙很热很稠密的早期就发生了一些事情，在最初不存在物质/反物质不对称的地方，创造出一种物质/反物质不对称。虽然我们不能排除第一个选项，但如果不从字面上重新创造宇宙，我们就不能准确地测试出那个选项。如果第二个是正确的——如果我们在一开始不存在物质/反物质不对称的地方制造出这种不对称——我们就有很大的希望弄清楚这是如何发生的。
图片来源：凯伦·特拉穆拉，UHIfA/NASA
迈向这一目标的第一步发生在1968年，当时苏联物理学家安德烈·萨哈罗夫(Andrei Sakharov)意识到，如果宇宙只满足三个条件，那么物质/反物质的不对称性将不可避免。三种情况如下:
图片来源：E. Siegel
第一种情况很简单:宇宙可能是终极的不平衡状态!当它膨胀时，它会冷却下来，当宇宙变得不那么热和稠密时，自由、容易和稳定地发生的反应和相互作用——就像通过光子的碰撞形成物质/反物质对一样——会突然停止。随着宇宙继续膨胀和冷却，它离先前的平衡状态就越来越远。
第二种情况，尽管你有所保留，也很简单。C对称性表明如果你用反粒子代替粒子，它们应该做同样的事情。如果你有一个顺时针旋转的粒子，反粒子也应该顺时针旋转。如果你有一个粒子以某种方式衰变，反粒子也应该以同样的方式衰变。但是如果违背了C，粒子和反粒子的行为就会相反!实际上，在所有的弱相互作用(包括放射性衰变)中，都观察到C被破坏。
图片来源：E. Siegel
CP是C对称和P对称的组合，C对称是用反粒子代替粒子，P对称是反射镜子里的任何东西。你的左手和右手呈现出P型对称:如果你竖起大拇指并弯曲手指，你的左手和右手就会互相反射。在粒子物理学中，如果你有一个粒子顺时针旋转，然后向上衰变，它的反粒子应该逆时针旋转，如果CP守恒，它100%的时间都在向上衰变。否则，就违反了CP。
图片来源:E. Siegel，来自他的书《银河系之外》
在自然界中，我们观察到含有重夸克的粒子——奇怪、迷人且沉在底部——它们衰变时违反CP。但是我们从来没有观察到第三萨哈罗夫条件:违反重子数(B)。严格地说,标准模型只是受命保护B-L,或重子数(B) -轻子数(L)。在许多标准模型的扩展中,比如新电弱物理学,新高能轻子物理学,超对称或大统一理论中,大量的重子违反是可能的。
图片来源:E. Siegel，来自他的书《银河系之外》
为了向你们展示这在早期宇宙可能是如何进行的,让我们考虑一下,在大统一理论中,有两种新类型的粒子:X,负责+4/3和B-L的数量+2/3(反X，负责-4/3和B-L的-2/3),和Y,负责-1/3和B-L数量的-2/3(和反Y，负责+ 1/3和B–L数量+ 2/3)。在早期的高温宇宙中，只要宇宙有足够的能量产生这些粒子，它们的数量就会相等。它们不是周围唯一的东西，但数量很多。
随着宇宙膨胀和冷却(这是不平衡的部分)，我们停止制造它们。他们中的一些会找到另一个并消灭，而另一些则会消失，它们如何衰变是有规则的:
粒子(X, Y)和反粒子(反X，反Y)的总衰变时间必须相同。
粒子所能走的任何一条衰变路径(X或Y)都必须对应反粒子(反X或反Y)所走的“反”路径。
但是当CP被破坏时，会发生一件特殊的事情:
粒子和反粒子之间的个别衰变路径不必以相同的占比出现。
换句话说，如果一个粒子可以以两种不同的方式衰变，并且每种衰变发生的几率是固定的，那么它的反粒子也必须以同样的方式衰变，但每种衰变发生的几率可以是不同的!
图片来源:E. Siegel，来自他的书《银河系之外》
请看上面的图，我们可以让X用50%的时间衰变为两个上夸克，另外50%的时间衰变为一个反下夸克和一个正电子,但反X用只有49%的时间衰变为两个反上夸克,另外51%的时间衰变成一个下夸克和一个电子。这意味着，我们每创造50对X和反X对，就会得到151个夸克，51个轻子，148个反夸克和50个反轻子。夸克-反夸克对和轻子-反轻子对会湮灭，剩下三个夸克和一个轻子，或者相当于一个额外的重子(一个质子或中子)和一个额外的轻子(一个电子或一个中微子)。这条路径将让我们在反物质上创造一个显著的不对称!
我们可以对Y粒子和反Y粒子进行类似的分析，最终得到一个物质相对于反物质不对称的宇宙，而反物质一开始并不存在。
图片来源:E. Siegel，来自他的书《银河系之外》
尽管“电弱尺度下的新物理学”或“超对称性理论”的解释是正确的，LHC（大型强子对撞机）可能会在2016年以有史以来最高的能量继续运行的时候找到证据，但它还没有确定这在我们的宇宙中是如何发生的。对于那些喜欢播客的人，我有一个更长的，更详细的故事版本给你们听。
这正是我们所知的前沿，也是我打赌理论物理学中下一个最大的未解决的问题。如果一切顺利，我们很快就能解释宇宙中物质多于反物质的原因。
参考资料
1.维基百科全书
2.天文学名词
3. Tycho- Ethan Siegel
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参考资料
1.WJ百科全书
2.天文学名词
3.原文来自：https://www.forbes.com/sites/startswithabang/2015/12/31/why-are-we-made-of-matter-and-not-antimatter/#109644226aad
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