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打破大神话:对早期宇宙物质起源的惊人见解

科学家在粒子加速器中重现了早期宇宙的极端条件,揭示了有关物质形成的令人惊讶的见解。

新的计算表明,高达 70% 的某些粒子可能来自后来的反应,而不是大后形成的初始夸克胶子汤。这一发现挑战了之前关于物质形成时间线的假设,并表明我们周围的许多物质形成的时间比预期的要晚。通过了解这些过程,科学家可以更好地解释对撞机实验的结果并完善他们对宇宙起源的认识。

重现早期宇宙的极端条件

早期宇宙的温度比太阳核心高 25 万倍。这个温度太高,无法形成构成日常物质的质子和中子。科学家在粒子加速器中以接近光速的速度将原子碰撞在一起,重现了早期宇宙的条件。测量由此产生的粒子流可以让科学家了解物质是如何形成的。

科学家测量的粒子可以以各种方式形成:来自夸克和胶子的原始汤或来自后来的反应。这些后期反应始于大后 0.000001 秒,当时由夸克组成的复合粒子开始相互作用。一项新的计算确定,多达 70% 的一些测量粒子来自这些后期反应,而不是来自与早期宇宙类似的反应。

理解物质的起源

这一发现提高了科学界对物质起源的认识。它有助于确定我们周围有多少物质是在大后最初几分之一秒内形成的,有多少物质是在宇宙膨胀过程中的后期反应中形成的。这一结果意味着我们周围大量物质的形成时间比预期的要晚。

为了理解对撞机实验的结果,科学家必须忽略后期反应中形成的粒子。只有在亚原子汤中形成的粒子才能揭示宇宙的早期状况。这项新计算表明,反应中形成的测量粒子数量远高于预期。

粒子形成过程中后期反应的重要性

20 世纪 90 年代,物理学家们意识到,在宇宙形成初期之后的后期反应中,某些粒子大量形成。被称为 D 介子的粒子可以相互作用形成一种稀有粒子,即粲偶素。科学家们对这种效应的重要性缺乏共识。由于粲偶素很稀有,因此很难测量。

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