存在本身，即為謎團(tuán)。

存在本身，即為宇宙的終極謎團(tuán)。

科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，宇宙誕生之時(shí)，理論上應(yīng)當(dāng)產(chǎn)生過等量的物質(zhì)和反物質(zhì)。

所謂反物質(zhì)是由反質(zhì)子和反電子構(gòu)成的物質(zhì)的對(duì)立面。一旦物質(zhì)和反物質(zhì)相遇，二者就會(huì)相互湮滅，轉(zhuǎn)化為純粹的能量。所以奇怪的是，既然存在等量的反物質(zhì)，這個(gè)物質(zhì)的宇宙為何得以幸存？

一種合理的推測(cè)是，早期宇宙曾經(jīng)發(fā)生過某種奇特的事件，消滅了所有反物質(zhì)。而一直以來，科學(xué)家也都在為尋找那次事件遺留下來的蛛絲馬跡而努力。

近日，來自紐黑文大學(xué)的波蘭理論物理學(xué)家Nikodem Poplawski提出了一個(gè)新理論，認(rèn)為消失的反物質(zhì)可能是被原初黑洞吃掉了。

原初黑洞理論上曾在宇宙誕生之后不久大量形成，它們是早期宇宙極端高密度波動(dòng)的產(chǎn)物。原初黑洞很小，但擁有極強(qiáng)的引力。它們有可能是星系中心超大質(zhì)量黑洞，以及球狀星團(tuán)中心中等質(zhì)量黑洞的種子。

Poplawski認(rèn)為，是物質(zhì)與反物質(zhì)粒子質(zhì)量的不對(duì)稱性，以及由此產(chǎn)生的黑洞捕獲效率不對(duì)稱性，導(dǎo)致了可觀測(cè)宇宙物質(zhì)與反物質(zhì)的不對(duì)稱性。

Poplawski表示，反物質(zhì)粒子的質(zhì)量要比物質(zhì)粒子大，因此在早期宇宙的粒子對(duì)產(chǎn)生過程中，反物質(zhì)粒子的運(yùn)動(dòng)速度要比與之相對(duì)應(yīng)的物質(zhì)粒子慢。而黑洞引力在捕獲速度較低的粒子時(shí)，粒子的質(zhì)量越大效率越高，所以與物質(zhì)粒子相比，有更多與之相對(duì)應(yīng)的反物質(zhì)粒子被黑洞吃掉。

基于此原理，早期宇宙產(chǎn)生的大量反物質(zhì)粒子落入了原初黑洞，剩下的與物質(zhì)粒子發(fā)生湮滅，并使原本等量的反物質(zhì)和物質(zhì)粒子最終失衡，留下了一個(gè)物質(zhì)的宇宙。

研究人員稱，該理論無需引入標(biāo)準(zhǔn)模型之外的新物理學(xué)。與此同時(shí)，還可以解釋宇宙學(xué)中的另一個(gè)謎。

韋布望遠(yuǎn)鏡近年發(fā)現(xiàn)，在宇宙誕生5億年后，超大質(zhì)量黑洞就已經(jīng)出現(xiàn)。傳統(tǒng)理論認(rèn)為，僅通過合并和吸積，需要至少10億年，黑洞的質(zhì)量才能增加到太陽的數(shù)百萬至數(shù)十億倍，才能被稱為超大質(zhì)量黑洞。因此在宇宙年齡不足10億年時(shí)就發(fā)現(xiàn)此類黑洞，確實(shí)讓人無法理解。

而根據(jù)Poplawski的理論，原初黑洞可以通過吞噬反物質(zhì)，在增長(zhǎng)過程中獲得先發(fā)制人的優(yōu)勢(shì)。

首先反物質(zhì)粒子本身就要比物質(zhì)粒子重； 其次由于原初黑洞在捕獲反物質(zhì)粒子方面更有效，吞噬的反物質(zhì)數(shù)量也要比物質(zhì)多，因此它們能夠在早期宇宙中快速增長(zhǎng)成為超大質(zhì)量黑洞。

但該理論要獲得廣泛認(rèn)可，需要越過的第一個(gè)障礙是，雖然上世紀(jì)70年代霍金就已經(jīng)提出了存在原初黑洞的假設(shè)，但時(shí)至今日，它們?nèi)匀晃传@得任何觀測(cè)證據(jù)?；蛟S它們根本不存在，或許是因?yàn)槭艿搅颂綔y(cè)技術(shù)的限制。也有可能它們存在過，但我們永遠(yuǎn)也無法證實(shí)這一點(diǎn)。

反物質(zhì)和物質(zhì)粒子質(zhì)量是否真的存在差異，也需要通過未來的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證。不過近期人們發(fā)現(xiàn)，介子與反介子的衰變方式存在不同，而這種不同可能與物質(zhì)和反物質(zhì)的質(zhì)量不對(duì)稱性有關(guān)。

參考

Spinors with torsion and matter?antimatter asymmetry

https://arxiv.org/abs/2101.04212