新研究:大爆炸前存在一个时间倒流镜像宇宙

新研究:大爆炸前存在一个时间倒流镜像宇宙
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新研究提出在大爆炸之前存在一个时间反向流逝的宇宙 。 用这个理论可以解释什么是暗物质 , 和大爆炸理论中提到的瞬间暴胀(inflation)的问题 。
据LiveScience报导 , 物理学家发现这个宇宙从根本上说存在三种对称的特征 。 它们分别是电荷对称 , 即把发生互动粒子的电荷调换一下 , 互动过程结果一样;宇称 , 即一个互动过程的镜像版本也是一样;和时间对称 , 即按照倒转的时间运行一个互动过程 , 看起来也一样 。 这三个对称总称为宇宙的CPT对称 。
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1月22日发表于预印网arXiv的一份研究提出 , 这个规律不仅适用于宇宙中的物质 , 其实对于整个宇宙来说 , 也是这样 。 这意味着 , 整个宇宙也有它的对称版本 。 《物理年鉴》(AnnalsofPhysics)期刊已经接受了这份研究准备发表 。
按照这个理论 , 这份研究称可以衍生出很多有意思的结果 , 能回答很多现在无法解答的难题 。
第一 , 这个CPT对称的宇宙自然就会膨胀 , 并用粒子填充自己的世界 , 不需要现在大爆炸理论提到的“暴胀”阶段 。 这个阶段是大爆炸理论中提到的产生各种宇宙基础粒子的阶段 , 是大爆炸理论里面比较粗糙的一部分 , 存在很多问题 。
第二 , 在这种理论下 , 现有的宇宙应该多出一种中微子 。 现在科学家认为中微子有电子、渺子(muon)和τ子(tau)三种味态 。 奇怪的是 , 所有的中微子都是左手性的 。 这里的手性以中微子自旋的方向与其运动方向之间的关系进行划分 。 而这个宇宙中其它的粒子都有左右不同的手性特征 , 所以物理学家一直在想 , 为什么见不到右手性的中微子 。
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CPT对称宇宙理论就认为存在右手性的中微子 , 而且它的特点使得现在的物理实验观测不到它 , 并且 , 它和宇宙中其它的物质仅通过引力发生互动 。
这听上去就和物理学家一直在探寻的暗物质的特征不谋而合 。 科学家从现有理论推测 , 宇宙中存在大量暗物质 , 可是至今任何搜寻暗物质的实验都一无所获 。
这份研究称 , 按照CPT对称宇宙理论 , 现有的宇宙中就应该存在大量右手性的中微子 。 也就是说 , 这种理论认为暗物质就是由右手性的、第四味态的中微子构成的 。
当然 , 现在科学家探测不到这个时间倒流的对称宇宙——因为它存在于大爆炸之前 。 但是 , 研究人员只要进行几个实验 , 就能证明或否定这个理论 。 而这个理论一旦被证实 , 将对现有宇宙的探索具有重大意义 。
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首先 , 这个理论认为现在已知的三个味态的中微子应该都是马约拉纳(Majorana)粒子 。 马约拉纳粒子一个最大的特点是 , 正反粒子都是自身 。 这和普通物质粒子不同 , 比如电子 , 它的反粒子是正电子 。 到目前为止 , 科学家不知道中微子是否具有马约拉纳粒子的这一特性 。
再者 , 他们预测其中一个味态的中微子应该是没有质量的 。 中微子质量非常小 , 但是科学家发现它们还是有质量的 , 现在科学家只能不断更精确地提出中微子质量的上限 , 并不能探测到它们具体的质量 。 如果将来能测量到中微子的质量 , 并发现三种味态的中微子都有质量 , 那么这个CPT对称宇宙的理论就不成立了 。
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新研究:大爆炸前存在一个时间倒流镜像宇宙】最后 , 也是上面提到过的 , 这个理论认为大爆炸后不存在所谓的“暴胀”阶段 , 宇宙自然地存在粒子在填充这个宇宙 。 这个也可以验证 。 大爆炸理论认为 , 暴胀阶段发出了大量的引力波 , 这也是现在科学家都在探索的领域 。 如果真像CPT对称宇宙所说的那样 , 那就没有这些来自宇宙早期的引力波 。 如果科学家一直都探测不到来自原始宇宙的引力波 , 那么就是支持CPT对称宇宙的另一个线索 。