🧖🏾 😃 🥊 向伊桑13号问：问题是从哪里来的？ 🆖 🚣🏾 🤚🏽

当您看到反物质的副本正对着您时，请在拥抱她之前仔细考虑。
-理查德·戈特（J.

也许您没有考虑过整个地球及其上所有事物都是由物质创造的事实。看起来很直观，而且不能否则。但是，自然法则尚未告诉我们为什么宇宙如此排列。

读者问：

难道在宇宙的曙光中，物质和反物质被创造了相等的数量？如果不是，是否知道为什么会出现这种不平等？
如果它们的数目相同，为什么反物质那么小？是否存在一种机制来解释宇宙可见部分中物质超过反物质的普遍性？

想一想。

这是宇宙的一部分。仅在我们的银河系中就有成千上万的恒星和恒星系统。数千亿个星系位于宇宙的可见部分。在所有这些中，我们仅研究了自己的恒星系统，不足为奇的是，它是由物质而不是反物质创造的。

但是，显然，宇宙的其余部分也是由物质组成的。更确切地说，宇宙中的物质已经满了，如果某个地方存在反物质，那么当物质和反物质相遇时，我们将目睹巨大的灾难。

例如，即使没有恒星，星系中恒星之间的空间也充满了物质。宇宙辽阔，物质密度低。它可以计算出来-如果我们在空间中扔一个反物质粒子（例如，一个反质子），那么在遇到来自物质和an灭的粒子之前，它会活多久。平均而言，它在我们星系的星际空间中可以持续300年-与星系的年龄相比，这算是什么。该限制表明，在该物质中，每10 ^15中只能有1个颗粒数量的反物质颗粒。

我们以更大的比例绘制了星系及其星团的图，并以不同的波长环顾四周，包括可见光，红外波，微波，无线电，紫外线，X射线和伽玛射线。具体来说，X射线和伽马射线对观察非常重要，因为当an灭物质和反物质时，它们会发出特征性的高能辐射，我们可以检测到。

研究了55个银河星团，距离从几百万光年到三十亿光年不等，在宇宙尺度上，所有物质的99.999％+是普通物质，而不是反物质。

但这是出乎意料的。您可能已经听说过有关公式E = mc ^{2的一些信息}，而且您知道她声称质量中不仅包含能量，而且还可以利用足够的能量来创建粒子。但这还不是全部。

正如我们在地球上的实验室实验中所确定的那样，制造物质的唯一方法是，消耗的能量是公式E = mc ²所说的能量的两倍，并制造相同数量的物质和反物质。反之亦然，我们只能通过与反物质相撞来破坏物质，从而释放出纯能量。所有物理定律都说，对于任何能量，任何时候都是如此。

然而，我们的宇宙已经摆在我们面前。

如果我们从大爆炸开始，那么在通货膨胀结束时，具有所有必要的初始条件和已知的物理定律，我们将具有这样的状态：

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但是，如果能量下降，则高能粒子将很难产生新的物质/反物质对（b），其结果是，将物质和反物质转化为辐射的反应数量减少了。但是随着密度的降低，物质/反物质对之间很难找到彼此（a），因此这些会议的数量不会降为零。总是会有残留的物质和反物质。

在这里，奇怪的事情开始了。根据所有计算，根据已知的物理学定律和我们的实验，每个物质或反物质粒子应有10 ²⁰个辐射粒子。但是在我们的宇宙中，每一个物质粒子只有十亿个，即10 ^9个碎片。反物质通常很小。

那么多余的物质是从哪里来的呢？为什么出现了多余的物质，却没有反物质？什么时候？如何？

老实说，这是物理学中最大的未解之谜之一。但是，如果我们一无所知，那并不意味着我们根本没有任何线索。例如，自1960年代以来，就知道通过满足以下三个条件：

缺乏平衡
重子数非保守
违反C和CP不变性

比反物质可以创造更多的物质（反之亦然）。此外，在这种情况下不对称是不可避免的。而且，幸运的是，其中两个条件很容易满足。

当系统某一部分中的某些事件不影响另一部分时，就会发生“缺乏平衡”，因为信息没有时间来到达它们。膨胀的宇宙是一个系统的极好例子，根据定义，该系统没有平衡，并且上面描述的宇宙膨胀和冷却过程中物质和反物质的出现和an灭是一个非平衡过程的极好例子。

关于物质和反物质之间的差异以及打破各种对称性的例子也很多。其中之一是电荷共轭对称或C对称。如果将所有粒子替换为反粒子，并且C对称性得以保留，则系统的行为将完全相同。另一个是奇偶对称性，P对称性。如果保留，则实际系统及其镜像反射应具有相同的行为。

诸如旋转介子之类的不稳定粒子会以特定的方式衰减-通过根据自旋向某个方向发射电子。如果将其反射到镜子（P）中，则电子将向相反方向发射，这在生命中是不会发生的。如果用反介子（C）代替介子，它将沿原始方向发射一个正电子-而且也不会发生。但是，如果我们用旋转反μ子（C和P，SR）的镜像副本代替旋转μ子，我们希望它的衰变应该与真实（非镜像）世界中μ子的衰变一样可靠地发生。但这不会发生。在k介子或B介子系统中还有违反C和CP对称性的其他示例。

因此，我们只需要获得不会保留足够数量的重子数的交互，换句话说就是在不存在重子数的情况下创建重子数（但是还有其他东西）。不幸的是，我们这里需要标准模型中没有的物理学。

但是有很多这样的机制：

包含GUT尺度粒子的大统一理论
具有包含Affleck-Dyne机制的新标量的理论
标准模型的扩展，包括重型无菌中微子
年轻宇宙中多余的轻子的理论（瘦发生）
新的电弱物理可以改善物质与反物质之间的不对称性

我将只告诉您一个例子。

想象一个炽热，茂密，年轻的宇宙。除了标准模型中包含的辐射以及物质和反物质的粒子外，还有另一个粒子（和反粒子）Q（和反Q）。 Q非常重，比质子重，具有+1的正电荷（像质子），并在年轻的宇宙中大量出现，其一半与反Q相同，具有相同的质量和相反的电荷。

由于它们是不稳定的，因此当宇宙冷却时，它们将不再被创建。他们中的大多数会互相发现并消灭，其余的则会衰败。

对于Q衰减的每个变体，必须发生反Q的适当衰减。如果Q分解为质子和中微子，则反Q必须分解为反质子和中微子。如果Q衰变为反中子和正电子，那么反Q必须衰变为中子和电子。

这些不是真实的粒子，仅作为示例给出。但是在不同的理论中，在GUT中存在X和Y玻色子，在标准模型的某些扩展中存在象钩夸克这样的粒子，它们的工作原理非常相似。

在不违反CP对称性的情况下，它们将以相反的方式衰减。

尽管这一切很无聊，但此过程不会产生过多的质量。但是，如果我们允许违反CP对称性，那么粒子和反粒子之间的差异可能在于衰减的数量。相比之下，反Q下降为反质子和反中微子的百分比是Q变质子和中微子的百分比。我们可能会得到与下图相似的图像，这与我们在带有Kaons和B-介子的系统中观察到的相似。注意Q衰减和反Q之间的差异。

假设我们的宇宙充满了相等比例的物质和反物质以及辐射，我们将其忽略。还假设存在一堆相等数量的Q和反Q，它们根据上述CP对称性违规而分解。

还剩下什么？

质子，中微子，反中微子，正电子，反质子，反中微子，中子和电子的海洋。是的但是质子和中微子将比反质子和反中微子多，反中子和正电子的数量将少于中子和电子。如果我们忽略轻子（中微子，电子及其反粒子），那么这就是衰变Q和反Q粒子将离开我们的海洋。

并且在所有物质和反物质对相遇之后，与反物质相比，仍将存在过多的物质。

此类事件发展的明确变体发生了，并导致了这样一个事实，即我们拥有不同数量的物质和反物质，而且物质的密度（而不是反物质）在我们所看到的任何地方都是相同的。尽管事实上这是物理学中最大的未解决问题之一，但我们对此非常了解，值得再次提一下。

向伊桑13号问：问题是从哪里来的？

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