宇宙誕生后的第一千億分之一秒內,質量相當于一輛小汽車的微型黑洞形成,隨即蒸發爆炸,釋放出的沖擊波可能徹底改寫了物質與反物質的力量對比——這是物理學家亞歷山德拉·克利普費爾(Alexandra Klipfel)今年3月在美國物理學會全球物理峰會上提出的驚人假說。
物質為何在宇宙中占據絕對優勢,而反物質卻近乎絕跡?這個困擾科學界數十年的謎題,或許要追溯到宇宙最初的瞬間。按照現有理論,大爆炸產生了等量的物質與反物質,兩者相遇即湮滅為純能量。如果沒有某種機制打破這種對稱性,今天的宇宙將空無一物,更不會有恒星、行星和生命。
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克利普費爾團隊提出的解決方案,是一類從未被直接觀測到的天體:原初黑洞。這些黑洞并非由恒星坍縮形成,而是誕生于宇宙極早期密度漲落之中,每個質量約一千公斤,存在時間極短。它們通過霍金輻射持續損失質量,最終在爆炸中消亡——而正是這場爆炸,可能成為物質"篡位"的關鍵轉折點。
爆炸產生的沖擊波在夸克-膠子等離子體中傳播,形成一個"尖銳的壁障":壁障內外溫度與密度截然不同。這種極端的非平衡環境,打破了物質與反物質相互轉化的對稱性,使得某種反應單向進行,最終留下多余的物質。
倫敦國王學院理論物理學家呂西安·厄爾蒂耶(Lucien Heurtier)評價,這一假說的價值還在于為研究極難探測的原初黑洞提供了新途徑。"它們在宇宙學中極難探測,因為它們已經消失了,消失很久了。"
該團隊的相關論文已于3月16日和3月30日提交至預印本平臺arXiv.org,目前仍在同行評審階段。
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