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05月
20
2023
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宇宙大爆炸前物质哪里来

宇宙大爆炸是目前公认的宇宙起源理论,该理论认为,宇宙在大约138亿年前的一个瞬间从一点密度极大且温度极高的状态爆炸而来。但是,我们不禁要问:在大爆炸之前,宇宙中的物质是从哪里来的呢?

首先要明确的是,大爆炸之前的宇宙是一个极其热密的环境,温度高达10的32次方开尔文, 能够将所有物质都分解成最基本的粒子——夸克和轻子,甚至不能维持原子的稳定。因此,牢牢捉住我们思考的线索是所有的物质,包括子原子粒子,是从粒子和反粒子的对接中产生的。

宇宙大爆炸前物质哪里来

具体来说,当温度达到10的12次方开尔文时,宇宙容纳了等量的夸克、反夸克和电子、正电子。然而,由于宇宙的物质和反物质总量应该是对称的,因为物质和反物质相遇就会产生毁灭性的能量释放,即两者相互消灭。但是在宇宙中却只存在了一部分物质,而没有反物质。

那么,宇宙中的反物质去哪儿了呢?

目前的研究表明,似乎有一些小的不对称性导致在宇宙中产生了微小的物质超过反物质。这就引发了极其重要的问题,也是现代物理学的原理之一:盖掉对称性引入的不对称性。也就是说,任何对称性的破缺都会产生不对称性,并且只要引入更多的对称性,不对称性就会减小。

局部对称性产生的不对称性是非常微小的,但是宇宙存在了这个超出对称性的部分物质(大约是90亿分之一),导致宇宙中的物质压倒了反物质,不断地产生更多的物质,从而形成了我们现在所看到的宇宙。

总之,宇宙大爆炸之前的物质是从粒子和反粒子对接中产生的。虽然宇宙能够维持微弱的不对称性让物质产生超过反物质,但是这不同于我们所说的“物质由于牢牢占据领地,所以不存在反物质的情况。” 即使在现代宇宙,物质和反物质之间的交流仍然没有结束。因为宇宙仍然处于平衡状态,微小的不对称性会继续引导物质的延续,因此宇宙的物质产生依然是一个极其重要的议题。