揭開宇宙的秘密:反物質時空扭曲效應(圖)



星系旋轉拖拽時空而產生時空扭曲現象

【看中國2013年12月08日訊】據國外媒體報導,英國華威大學的物理學家從星系旋轉的角度入手,建立了一個涵蓋整個星系時空模型,旨在解釋粒子物理學中的一個突出的難題:為什麼在宇宙誕生之初,物質和反物質可以共同存在於宇宙空間中。這個問題猶如一扇通往宇宙終極奧秘的大門,門的背後或許就隱藏著「上帝的秘密」。物理學家們設想了一個「純潔」的宇宙:這個構想出來的宇宙中,所有的物理定律在宇宙中任何一個地方都能適用,具有極強的普適性。宇宙中粒子和反粒子的行為也同樣按照相同的方式進行運動。

然而,近些年的粒子物理實驗中發現,在物質和反物質的衰變中,K介子和B介子表現出顯著的差異性。這就是被稱為「電荷宇稱不守恆」的一個證據,這個證據的發現對粒子物理學家而言,應該是個有些「尷尬」的現象,因為在弱相互作用下宇稱不守恆的觀點被提出後,物理學家由此推理出「電荷宇稱守恆「(CP守恆)的觀點,但是這個觀點不能解釋我們宇宙中物質為什麼會存在的問題。也就是說,理論上宇宙誕生後產生的是相同的物質和反物質,我們也知道物質和反物質相遇會湮滅,如果按此推演,就不會有當前宇宙中的一切了。

英國華威大學物理學系的Mark Hadley博士相信其找到了一種可經得起檢驗的關於電荷宇稱不守恆的證據,該證據不僅能保持宇稱的奇偶性,而且還能使得電荷宇稱不守恆的理論可以合理地解釋在宇宙誕生之後物質與反物質之間的問題。

Hadley博士的論文已經發表在EPL(歐洲物理學快報)上,主要介紹了對於CP破壞(CP對稱被破壞了)的一種源頭,這個源頭與克爾度量的不對稱有關。其同時也認為:研究人員忽視了一個重要的效應,即我們星系的旋轉對亞原子粒子的衰減會產生重大影響。

根據現在粒子物理學的觀點,我們的宇宙在根本意義上就是不對稱的,而且在弱相互作用中,有一個明顯的左和右的不對稱性,也有一個更小的CP對稱破壞存在於K介子系統中。以上觀點已經被體現在現有的粒子物理實驗中,但是沒有任何的解釋。其中的一個可能的原因就是:我們銀河系的自轉的效應造成了我們時空的扭曲,這種扭曲程度足以影響到對實驗結果的評定。而如果時空扭曲足以影響實驗結果,那麼可不可以在一定程度上認為我們的宇宙從根本上說是對稱的呢。對於這個較為「奇異」的預測,歐洲核子研究中心已經在收集相關的數據,以證明星系的自轉對結果的影響有多少。

對於星系自轉所產生的效應,這是一個較為容易被忽視的問題。因為我們一直以來都是處於地球和太陽的引力場中,這是最直接的感受,對於整個銀河繫在某個方面對我們人類造成的影響還不是那麼顯著。而Hadley博士則認為整個星系產生的引力場將使得星系內部的時空產生扭曲,這種扭曲自然也包括太陽繫在內,而這個時空扭曲效應的影響將是不容忽視的。如此巨大質量的星系自轉所具有的速度和角動量拖拽著星系內部的時空,造成時空的形狀的變形以及時間的膨脹效應。

而整個星系的旋轉對我們地球周圍的時空所產生的效應比地球本身的自轉要強100萬倍。當CP破壞在B介子衰變中被觀察到時,這是一個較為關鍵的現象,其有助於解釋在相同粒子物質與反物質的分裂基於不同的衰變率。但是,奇怪的是:即使研究人員觀察到衰變中出現的較大的差異,但把這些各個衰變率進行相加時,研究人員又能得到一個與在相同粒子中物質與反物質分裂條件下相同的值。

據Hadley博士介紹:我們銀河系的自轉對時空的「拖拽」效應理論可以解釋關於目前觀測的一切問題。在相同粒子物質與反物質分裂中,他們不僅可以在鏡像上對稱,在其他的結構上也將保持對稱。對於那些粒子衰變而言,這個觀點並不是完全不合理的,這個衰變的機制可能開始於「鏡像」時刻,然而,銀河系的自轉所產生的「拖拽」效應是顯著的,造成的時空扭曲足以引起每個粒子結構的不同,使其經歷不同的時間膨脹效應,而這正是衰變以不同方式進行的原因。

這就是說,在每個粒子進行衰變時,時空扭曲所造成的不同時間膨脹所帶來的整體效應必須被考慮,CP破壞的消失和對稱守恆也應該與此相關。這個理論的另一個亮點是其能被得到檢驗,其所預測的現象也能進行相關的測試。在歐洲核子研究中心,已經收集到了大規模的數據陣列,顯示出在衰變的過程中,CP破壞是存在的,同時還能檢驗出星系的自轉所產生的「拖拽」效應對其的影響。

目前,粒子物理學家正在考證類似銀河系這樣巨大的星系對實驗中所觀察到CP破壞有著多大的影響。同時,其也為那些理論家們提供打開了一扇大門:將CP破壞作為一個非常有用的工具以解釋在我們的宇宙誕生之初物質與反物質是如何進行分離的,如何形成我們現在所看到的物質宇宙。而事實上,由銀河系旋轉所產生的時空拖拽和時間膨脹效應對粒子實驗的影響將是不容忽視的。而在極早期的宇宙中,可能存在足夠的質量和旋轉以產生時空拖拽,這個效應對物質與反物質的分布將產生顯著的影響。


歡迎給您喜歡的作者捐助。您的愛心鼓勵就是對我們媒體的耕耘。 打賞

看完這篇文章您覺得

評論



看中國版權所有 Copyright © 2001 - Kanzhongguo.com All Rights Reserved.