既然物质与反物质接触后相互湮灭,为何宇宙可以存在?科学家最近意识到,或许我们可以透过检测宇宙弦产生的极微小重力波来解决这个谜团。
我们的宇宙由物质、暗物质与暗能量构成,从原子到黑洞等所有人事物,我们所看见、摸见的全都是物质。这一切起源于宇宙大爆炸后不久,宇宙膨胀将能量转化为物质,只不过最初物质与反物质的数量应该要一样,从而宇宙根本不会在大爆炸后存在,只是因发生某件事,物质与反物质失去平衡,物质留下了。
科学家不知道发生了什么事,但推测当中可能涉及微中子这种神秘粒子的作用。微中子不带电荷,因此可以充当物质或反物质,一种理论认为,大爆炸之后约 100 万年,宇宙冷却并经历相变(这一过程类似固体变成液体、液体变成气体),促使微中子衰变产生的物质比反物质还要多一些。
几乎没什么方法可以确认这种发生在极早期宇宙中的相变,但加州大学团队最近透过模型计算后,发现微中子经历相变会留下一种极长极细、弥漫宇宙的痕迹,称为“宇宙弦(cosmic string)”。
接着团队成员意识到,宇宙弦很可能会在时空产生非常小的波动,也就是重力波,只要能检测到这些重力波,我们就能验证理论是否正确。
超新星爆炸、两颗大质量恒星互相绕转、双黑洞/双中子星并合等现象都会产生重力波,由宇宙弦引起的重力波强度虽然比上述都还要小,但团队的模拟结果显示,宇宙弦所产生之重力波强度已足以被拟议建设的观测台检测,包括激光干涉太空天线(LISA)、分赫兹干涉引力波天文台(DECIGO)等。
如果未来真的能探测到早期宇宙的重力波,科学家便多了一个更有力的理论,解释宇宙之所以存在的原因。新论文发表在《物理评论快报》(Physical Review Letters)。
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(首图来源:pixabay)