发布日期:2025-12-18 11:07 点击次数:95
哈喽大家好,今天小无带大家聊聊宇宙的终极谜题——我们为何能存在?答案或许藏在引力波里,还和一种神秘的宇宙纽结有关。


引力波里藏着宇宙的“创世录音”
你敢信吗?人类为啥能存在、能看到星星月亮,这个终极问题的答案,可能就藏在引力波里。
最近日本广岛大学和德国电子同步加速器中心(DESY)的团队,在《物理评论快报》上发了个研究,直接把破解宇宙谜题的钥匙递到了眼前——他们说,找着引力波里的一种特殊信号,就能搞懂为啥我们没被反物质“清零”。

说白了,这理论最牛的地方不是光靠猜,而是能实打实验证。团队算过,早期宇宙里有一种叫“宇宙纽结”的结构,形成和崩解的时候会狠狠搅动时空,留下专属的引力波“指纹”——这波形跟黑洞合并产生的完全不一样,一抓一个准。
更关键的是,他们还给出了具体参数:要是那种叫重右旋中微子的粒子质量在10¹²吉电子伏(GeV)量级,纽结崩解后宇宙再加热的温度就约为100GeV,这会让引力波频谱往高频移。

接下来就看三大“宇宙听诊器”的了:欧洲的激光干涉空间天线(LISA)、美国的“宇宙探索者”和日本的赫兹干涉引力波天文台(DECIGO),这些下一代探测器完全能捕捉到这个信号。
我觉得这事儿特带感,就像我们终于有了能回放宇宙诞生瞬间的录音设备,就等按下播放键了。


宇宙纽结咋帮物质“打赢”反物质?
要搞懂这事儿,得先说说宇宙刚诞生时的“生死局”。按宇宙大爆炸的标准模型,物质和反物质一开始是等量的,碰一起就湮灭,最后宇宙该只剩一片光辐射,啥都剩不下。
但我们现在活得好好的,这就是物理学界头疼多年的“重子不对称性”谜题——简单说,就是物质为啥能“幸存”下来。

而宇宙纽结,就是这场“生存战”的关键选手。它的诞生全靠两种物理法则的“跨界合作”——PQ对称性和B-L对称性。
这俩本来是研究者为了补标准模型的“漏洞”提出来的:PQ对称性能解决强相互作用里的电荷-宇称问题,还预言了暗物质候选粒子轴子;B-L对称性则管中微子质量的起源。

宇宙大爆炸后温度慢慢降,就像水结冰会出裂纹一样,时空冷却时这两种对称性也“破了缺”,分别形成了“宇宙弦”和“超流体涡旋”。
宇宙弦是超细的能量管子,超流体涡旋像水里的漩涡,这俩不是各玩各的,而是涡旋缠在宇宙弦上,再通过陈-西蒙斯耦合机制注入电荷,抵消了宇宙弦收缩断裂的张力,最后缠成了稳定的“宇宙纽结”。

更绝的是,宇宙膨胀时光辐射的能量会快速稀释,宇宙纽结却能稳住能量密度,甚至一度成了宇宙能量的“主力”。
等它通过量子隧穿效应崩解——就像粒子突然“穿墙”一样——会释放大量高能粒子,其中重右旋中微子衰变时特别“偏心”,变成普通物质的概率比反物质高一点。
就这一点点偏差,在宇宙再加热时滚雪球一样放大,最后形成了物质的微弱盈余,这就是我们今天所有天体的“老祖宗”。


科学探索从来不是“一条道走到黑”
有意思的是,这个让科学界为之振奋的宇宙纽结理论,居然还能和19世纪开尔文勋爵的一个古老猜想对应上。
当年开尔文勋爵基于当时的科学认知,提出了一个大胆的假说:原子其实是“以太中的漩涡结”。

后来随着科学技术的进步,这个假说被证实是对原子结构的误解,慢慢被学界遗忘。但谁也没想到,一百多年后,“结”的概念居然在探索宇宙起源的前沿领域重新“翻红”,还成为了破解物质存续谜题的关键。
这事儿特别能说明一个道理:基础科学探索从来不是一条笔直的大道,更不是“一条道走到黑”就能成功的。