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軸子如果存在，不僅可以解釋暗物質(zhì)來(lái)源，還可解釋為什么宇宙主要由物質(zhì)組成。

圖片來(lái)源：美國(guó)《科學(xué)新聞》周刊網(wǎng)站

宇宙為什么由物質(zhì)而非反物質(zhì)組成?是科學(xué)界最大未解之謎之一。美國(guó)科學(xué)家在最新一期《物理評(píng)論快報(bào)》雜志指出，軸子或許是幫助物質(zhì)“打敗”反物質(zhì)的“幕后功臣”。

暨南大學(xué)理工學(xué)院教授楊嶠立對(duì)科技日?qǐng)?bào)記者解釋說(shuō)：“1977年，科學(xué)家提出軸子這一假想粒子。他們認(rèn)為，如果這種亞原子粒子真的存在，可以解決兩大粒子物理學(xué)難題：一是暗物質(zhì)來(lái)源;二是為什么夸克(組成質(zhì)子和中子的粒子)之間的強(qiáng)相互作用遵守電荷和宇稱(chēng)(CP)對(duì)稱(chēng)而弱相互作用不遵守。”

軸子的潛力可能還不止于此!據(jù)美國(guó)《科學(xué)新聞》網(wǎng)站25日?qǐng)?bào)道，密歇根大學(xué)的洪東名和普林斯頓大學(xué)的針谷啟介表示，軸子或可解釋為什么宇宙主要由物質(zhì)組成——早期宇宙中，軸子場(chǎng)可導(dǎo)致物質(zhì)的產(chǎn)生超過(guò)反物質(zhì)。

科學(xué)家認(rèn)為，138億年前，宇宙大爆炸本應(yīng)產(chǎn)生了同等數(shù)量的正物質(zhì)和反物質(zhì)，但正反物質(zhì)相遇時(shí)會(huì)彼此湮滅，因此在宇宙演化過(guò)程中，可能存在某種過(guò)程，讓物質(zhì)“打敗”了反物質(zhì)，但科學(xué)家一直未曾找出原因，有人認(rèn)為中微子在其中發(fā)揮關(guān)鍵作用，但新研究認(rèn)為“幕后功臣”或是軸子。

最新觀點(diǎn)基于軸子場(chǎng)的演化。軸子場(chǎng)是一種假想的、彌散于空間的場(chǎng)。新研究稱(chēng)，軸子場(chǎng)的振動(dòng)會(huì)產(chǎn)生軸子。在早期宇宙中，軸子場(chǎng)處于可能的最低能量狀態(tài)前擁有很多能量。通過(guò)一系列與強(qiáng)作用力(讓夸克緊緊依附在一起)和弱作用力(產(chǎn)生某些放射性衰變)相關(guān)的相互作用，“在早期宇宙中，軸子場(chǎng)的螺旋衰變產(chǎn)生了更多物質(zhì)”。

楊嶠立說(shuō)：“最新研究極富創(chuàng)新性，正反物質(zhì)不對(duì)稱(chēng)是人類(lèi)自然科學(xué)的重大未解之謎之一，新研究極大拓展了理論研究的可能性。”

科學(xué)家目前正借助一些試驗(yàn)“通緝”軸子，如美國(guó)的“軸子暗物質(zhì)實(shí)驗(yàn)”(ADMX)。但這兩位科學(xué)家認(rèn)為，軸子質(zhì)量可能比ADMX實(shí)驗(yàn)搜尋的要大得多，“國(guó)際軸子天文臺(tái)”等實(shí)驗(yàn)未來(lái)有望搜尋質(zhì)量更大的軸子。此外，另一種尚未“現(xiàn)身”的大質(zhì)量粒子或許也是解釋現(xiàn)有正反物質(zhì)之間的數(shù)量偏差的關(guān)鍵。(記者 劉霞)