物質–反物質不對稱性，宇宙演化過程中動力學產生正反物質不對稱的現象。
基本介紹
- 中文名：物質–反物質不對稱性
- 所屬學科：物理學
歷史,條件,
歷史
1930年，P.A.M.狄拉克提出了反物質的概念。在微觀物理研究領域，電荷共軛對稱性表明，每個粒子都存在著一個反粒子，如電子的反粒子是正電子，質子的反粒子是反質子。粒子與反粒子的質量相同但守恆量子數相反，兩者相遇會發生劇烈的湮沒反應生成能量量子。如果這種對稱性在宇觀世界是根本的話，將會存在著由反質子、反中子和正電子構成的反物質。然而至今在浩瀚的宇宙空間還沒有找到反物質。物理學家通常用來定義物質與反物質不對稱的度量。其中nB和 分別為重子和反重子的數密度，nγ為光子的數密度，大約為400厘米−3。宇宙早期核合成理論和宇宙微波背景輻射的研究給出η≈10−10。
條件
1967年蘇聯科學家A.D.薩哈羅夫給出了在宇宙演化過程中動力學產生正反物質不對稱(Baryogenesis)所需要的三個條件。
①重子數需不守恆。
②C和CP對稱性的破壞(C不對稱是粒子反粒子不對稱，CP不對稱是粒子反粒子、左和右聯合的不對稱)。
③脫離熱平衡。粒子物理標準模型中，這三個條件都可滿足，但定量計算表明，標準模型給出的正、反物質不對稱η遠遠小於10−10。
主要原因是卡比玻–小林–益川(CKM)機制給出的CP破壞量不夠。由此，正、反物質不對稱疑難的研究促進了對超出標準模型新物理機制的探討。現已提出的有大統一機制、擴充的弱電相變機制、Affleck-Dine機制等。近年來，由於中微子振盪實驗結果肯定中微子有質量，輕子數不對稱的產生機制(leptogenesis)備受關注。
標準模型中重子數和輕子數可分別不守恆但二者之差是守恆的，這樣產生的輕子數不對稱轉化為重子數不對稱是可能發生的機制。但最終答案有待進一步探討。
