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引力波可能是回答为什么大爆炸后会留下更多物质的关键

物理学 2022-10-01 23:59:18

卡弗利宇宙物理和数学研究所(卡弗利·IPMU) 宇宙中的不对称可能是以下过程的结果:(1)膨胀子的潜力有一个形状,并从它的最小值开始

(2)在通货膨胀结束时,一个领域开始滚动到其最小值

(3)在不同的斑块中会出现斑块

(4)这些斑点融化得太快,几乎消失了

(5)这种突然消失导致空间和时间的涟漪增强

Graham等人

表明这些波纹可以被引力波探测器探测到

信用:卡弗利·IPMU 《物理评论快报》的一项新研究报告称,一组理论研究人员发现,在引力波中探测到Q球是可能的,他们的探测将回答为什么大爆炸后会留下比反物质更多的物质

人类存在的原因是因为在宇宙存在的第一秒的某个时候,不知何故产生了比反物质更多的物质

不对称是如此之小,以至于每产生一百亿个反物质粒子,就只产生一个额外的物质粒子

问题是,即使这种不对称很小,目前的物理理论也无法解释它

事实上,标准理论认为物质和反物质应该以完全相等的数量产生,但是人类、地球和宇宙中其他一切的存在证明了一定有更多的、未被发现的物理现象

目前,研究人员共有的一个流行观点是,这种不对称性是在膨胀之后产生的,在早期宇宙中,膨胀速度非常快

一团能量场可能延伸到地平线上,以正确的方式演化和分裂,产生这种不对称性

但是直接测试这种范式是困难的,即使使用世界上最大的粒子加速器,因为所涉及的能量比人类在地球上能产生的任何东西都要高几十亿到几万亿倍

现在,日本和美国的一组研究人员,包括卡弗利宇宙物理和数学研究所项目研究员格雷厄姆·怀特和来访的高级科学家亚历山大·库森科,他也是加州大学洛杉矶分校的物理和天文学教授,已经找到了一种新的方法,通过使用被称为Q球的领域来测试这一提议

卡弗利·IPMU的主要作者和项目研究员格雷厄姆·怀特解释说,Q球的性质有点难以理解,但它们是像希格斯玻色子一样的玻色子

“当希格斯场被激发时,希格斯粒子就存在

但是希格斯场可以做其他事情,比如形成一个团块

如果你有一个非常像希格斯场的场,但是它有某种电荷——不是电荷,而是某种电荷——那么一个整体就有一个粒子的电荷

由于电荷不能凭空消失,电场必须决定是以粒子形式还是以团块形式存在

如果成团的能量比粒子低,那么磁场就会这样做

一堆凝在一起的团块会形成一个Q球

" “我们认为,通常这些被称为Q球的区域会停留一段时间

随着宇宙的膨胀,这些Q球比背景辐射汤稀释得慢,直到最终,宇宙中的大部分能量都在这些斑点中

与此同时,当这些斑点占据主导地位时,辐射汤的密度开始出现轻微波动

当Q球衰变时,它们的衰变是如此突然和迅速,以至于等离子体中的波动变成了剧烈的声波,这导致了空间和时间上壮观的涟漪,被称为引力波,可以在接下来的几十年中被探测到

寻找引力波的美妙之处在于,宇宙对引力波是完全透明的,一直到开始,”怀特说

研究人员还发现,产生这些涟漪的条件非常普遍,产生的引力波应该足够大,频率足够低,可以被传统的引力波探测器探测到

怀特说:“如果这就是不对称是如何形成的,那么几乎可以肯定的是,我们很快就会从时间的一开始就检测到一个信号,证实了我们和物质世界的其他部分为什么会存在的这个理论。”

他们的研究细节发表在10月27日的《物理评论快报》上

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