缺少宇宙反物质的困惑问题缺少宇宙反物质的困惑问题

2020年11月发布的物理学论文探讨了对潜在宇宙进口问题的拟议答案。预计在宇宙中会发现大量的反物质，但我们没有发现。本文讨论了一个可能的位置。正如我们将看到的，该提议可能是错误的。但是，缺少反物质的问题是一个重要的问题，值得探索任何可能的解决方案。那么为什么缺乏反物质是一个问题呢？

爱因斯坦著名的E = mc 2可能是所有科学中最著名的方程式。最简单地说，它表示能量（E）等于（=）质量（m）乘以常数（c 2）。通俗地说，我们可以说能量可以转化为物质并再次返回。但是，该声明有些不完整。准确地说，能量可以转化为相等数量的物质和反物质。

反物质是普通物质的同胞，除具有相反电荷外，其他各方面都相同。而且，就像兄弟姐妹之间血腥一样，物质与反物质的结合将导致爆炸性的烟花爆竹，这意味着大量的能量释放。将物质电子与反物质电子结合，能量将以两条伽马射线的形式释放出来，这很容易被检测到。

而且过程是双向的。在适当条件下，高能形式的光可以转化为电子和反物质电子。近一个世纪以来，科学家们已经能够研究反物质的产生和an灭。理论和实验都吻合良好。

当这一过程应用于整个宇宙时，尤其是考虑到宇宙的诞生时，这一共识就变得微不足道了。宇宙起源的主要理论是宇宙大爆炸，即整个宇宙曾经被压缩到比原子小得多的体积。随着宇宙的膨胀，它开始时很小，又很热，充满了能量，然后演变为每次我们仰望夜空时看到的又大又凉的版本。

重要的是热阶段。在宇宙历史的早期，它充满了能量。根据爱因斯坦著名的方程式，能量应该已经等量转换为物质和反物质。随着宇宙的冷却和膨胀，其中的某些物质和反物质将重新结合并恢复能量。但是，无论重组多少，我们都应该在当前的宇宙中看到相等数量的物质和反物质。

但是我们没有。我们只看问题。这是为什么？

简短的答案是我们不确定100％地确定，但是目前最好的科学思想表明，在宇宙历史的早期-存在的第一秒之内-一种物理现象对物质的反作用略大于反物质。对于每30亿个反物质粒子，就有3,000,000,001个物质粒子。30亿人被歼灭，剩下的微小物质过剩继续使我们今天看到的恒星和星系成为可能。地球上正在进行正在进行的实验来研究这种现象，其中包括在费米实验室（Fermilab）建立的深地下中微子实验（DUNE）。（公开：我是费米实验室的科学家，但与DUNE没有任何联系。）

还有其他想法。一个普遍的想法是，星系是由物质或反物质构成的。从表面上看，这并不是那么可笑。只要反物质与物质隔离，反物质就和普通物质一样稳定。此外，您可以制造反物质原子，分子和复杂结构。使用公认的物理原理来拥有反物质的恒星，卫星和行星是完全合理的。而且，在正确的反物质星球上，您可能会有反物质，您可以在早晨跑步后喝反物质Gatorade来补充水分。从物理学的观点来看，所有这些都是完全可能的。

但是，我们知道这不是答案。有许多碰撞星系的例子，如果其中一半是物质而另一半是反物质，我们应该看到许多物质和反物质星系发生碰撞的例子。虽然碰撞星系中的恒星实际​​上很少会碰撞，但星系中的气体会混合。所有气体都是由原子组成的，原子包含电子（或反物质星系的反物质电子）。如果物质和反物质气体相互撞击，则物质和反物质电子将an灭并产生两条伽马射线，每条伽马射线具有特定的能量（511,000电子伏特），我们将能够看到该特定能量的伽马射线，别。

因此，我们可以肯定地确定那里没有反物质星系。而且，即使某种程度上的问题和反物质星系从未相撞，我们仍然会在反物质星系周围挂有反氢反物质云。当那朵云与星系间的氢相互作用时，我们会看到同一件事–带有非常特定能量的过量伽马射线。再说一次，我们没有看到。

现在，2020年11月发布的科学论文假设类似的内容。这表明在我们的银河系中可能包含反物质恒星的球状星团。球状星团包含几千到一百万颗恒星。它们被重力紧密地束缚在一起，并且往往比大多数恒星更老。此外，在集群内，通常很少有游离气体。

该文件建议在银河系中可能存在反物质球状星团。在这些球状星团中，反物质恒星将进入超新星，并将反氦射向星际空间。如果发生这种情况，抗氦气的运动将受到银河系磁场的影响，因此在地球上，我们会检测到抗氦气，但不知道其起源。而且我们确实从太空中发现了少量的宇宙射线中的抗氦气-实际上，这比从更普通的来源中所预测的要多。

另一方面，每个反物质的球状星团都有一个“太阳风”，它将“反物质”质子和电子发射到星际空间。如果发生这种情况，您可能希望看到电子和反物质电子an灭产生的特征性伽马射线，而我们看不到。

此外，即使存在反物质球状星团，也无法解决缺失的反物质之谜。银河系中有150至200个球状星团，其总质量不超过约1.5亿个太阳质量。整个银河系的质量约为3000亿太阳质量，是球状星团质量的一千倍。因此，这并不意味着在这些反物质恒星的球状星团中有足够的反物质。因此，这个猜想是不可能的。

尽管如此，即使有可能是错误的，也要接受创造性的问题总是很有趣。这是通过排除错误来推动科学发展的。而且，关于反物质的去向，我们还有一个非常有趣的问题。有科学上的不朽之身在等待那些发现这一点的人或一群人。