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JCAP:寻找宇宙原始的反物质“难上加难”

发布时间:2017-12-03 阅读:

  JCAP:寻找宇宙的原始反物质“更难”

  图片:20081031164429523.jpg文字说明:当物质与反物质粒子发生碰撞并以伽玛射线的形式发射能量时,就会发生湮灭。然而,最新的研究并没有观察到子弹星团的湮灭。 (来源:CXC / M. Weiss)科学家正在努力寻找宇宙留下的反物质证据。然而,从美国宇航局钱德拉X射线天文台和康普顿伽马射线观测站的最新数据得出的结论表明,寻找反物质的努力可能变得更加困难。相关论文发表在“宇宙学与天体物理杂志”(“宇宙学与天体物理杂志”)上。众所周知,反物质基本粒子和物质粒子如质子,中子,电子的质量是一样的,但是电磁正好相反。当物质与反物质粒子发生碰撞时会发生遮挡,并且根据E = mc2(主要以伽马射线的形式)产生能量。根据宇宙大爆炸模型,在宇宙大爆炸后的很短时间内,宇宙中充满了物质和反物质粒子,其中大部分被湮灭。然而,由于自发对称性的破坏,物质粒子比反物质粒子略多于十亿分之一),所以最终只剩下物质,至少在局部的宇宙中。科学家认为,由黑洞和类星体引起的相对论性喷气机等暴力现象会产生反物质痕迹。然而到目前为止,还没有发现从婴儿期的宇宙残余物的反物质证据。在大爆炸之后的几分之一秒,宇宙爆发了指数级。那么原来的反物质如何离开?美国俄亥俄州立大学的作者加里·斯泰格曼(Gary Steigman)说:“如果质量和反物质在飙升之前彼此接近,那么它们现在比可观测的宇宙尺度更加遥远,所以人们可能永远没有机会看到它们相遇,但它们也可能在较小的尺度上分开,如星系或超级星系,这是一个更有趣的可能性。“在这种情况下,作为宇宙中引力约束系统中最大的,两个星系团之间的碰撞可能带来反物质证据。 X射线显示有多少热气参与碰撞,如果一个星系团中的气体中有反物质,碰撞中就会发生湮灭,从而导致伽马射线在X射线中受到干扰。钱德拉和康普顿望远镜的观测是基于上述原理,他们的实际研究对象是宇宙中以极高速度相互碰撞的星系团,即所谓的子弹群。可以说,子弹群为寻找反物质信号提供了一个很好的试验场。斯泰格曼说:“这是迄今为止检测反物质的最大措施。”然而,钱德拉望远镜观测到的X射线量和康普顿望远镜所观测到的伽马射线的不存在表明,子弹群中的反物质所占的比例小于百万分之三。此外,对子弹群合并的模拟表明,新的观测结果排除了大约6500万光年的大量反物质的可能性,这是估计两个相互碰撞的星系团之间的初始间隔距离。斯泰格曼说:“物质和反物质的碰撞产生了宇宙中最有活力的过程,但它不可能发生在一个很大的规模上,但我还没有放弃,我打算把重点放在其他新发现的碰撞星系团“。通过在宇宙中寻找反物质,科学家们将会看到宇宙飙升了多久。 “虽然成功的可能性很小,但这些实验的成功将告诉我们很多有关宇宙初始阶段的事情。”虽然最近的研究没有找到反物质的线索,但Steigman说,有人提出要在更小的范围内发现反物质的存在。对于没有经历过最近的大碰撞的单个星系,已经有了更严格的限制。 (科学网任晓鹏/汇编) (Journal of Cosmology and Astroparticle Physics,doi:10.1088 / 1475-7516 / 2008/10/001,Gary Steigman)

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