四川
大家好，我是听澜。
我们为什么会存在？这个终极问题困扰着人类，也挑战着现代物理学。
根据宇宙大爆炸理论，宇宙诞生时本应产生等量的物质与反物质，它们相遇就会湮灭，若完全对称，今天的宇宙只会剩下辐射，没有恒星、行星，更没有生命。
但现实中物质以百亿分之一的微弱优势胜出，构筑了整个物质宇宙，这种不对称被称为正反物质对称破缺。
半个多世纪以来，物理学家一直在寻找原因。
2020 年 3 月，美国麻省理工学院联合欧洲核子研究中心的团队提出，宇宙诞生之初微型原初黑洞的死亡爆炸产生的相对论性冲击波，为物质战胜反物质创造了条件。
要理解这个机制，得先认识原初黑洞。
普通黑洞由大质量恒星坍缩形成，而原初黑洞诞生于宇宙极早期，那时空间是温度超万亿度的夸克胶子等离子体。
密度的微小随机涨落让某些区域引力突破临界值，直接坍缩成黑洞，这些与宇宙同龄的黑洞就是原初黑洞。
此次研究的原初黑洞质量在十万克到一亿克之间，最轻的像成年猪，最重达百吨级，属于微型黑洞。
决定微型原初黑洞命运的是霍金辐射。
霍金在上世纪七十年代证明，黑洞通过事件视界附近的量子效应向外辐射粒子，损失质量，最终蒸发。
黑洞质量越小，霍金温度越高，蒸发越快，最后阶段会爆炸式蒸发，将剩余质量以高能粒子注入周围空间。
这些微型黑洞的霍金温度不低于十万亿电子伏特，能发射所有基本粒子，其中 70% 能量由夸克携带，6% 由胶子携带。
质量峰值在三十万克的原初黑洞会在宇宙诞生后百亿分之一秒爆炸，处于电弱相变后的关键节点，且所有该质量区间的黑洞都在大爆炸核合成前蒸发，既不破坏氢元素丰度，又落在物质不对称生成的有效时间窗口。
过去认为原初黑洞辐射只会形成静态热点，但团队通过模拟发现，爆炸式能量注入会形成极端压力梯度，推动等离子体以接近光速向外冲，形成超强相对论冲击波。
这道冲击波的结构是关键：向外飞驰的冲击波与后方稀疏波之间，夹着超薄超高温流体壳层，温度超过 162 亿电子伏特（约 1900 万亿摄氏度）。
而这个温度是电弱力统一的临界值，超过时电磁力和弱核力融合成电弱力，即电弱对称性恢复。
宇宙诞生后不到百亿分之一秒，整体温度降到临界值以下，电弱对称性破缺，粒子通过希格斯机制获得质量。而冲击波在冷却的宇宙里炸出局部高温区，让电弱对称性短暂复活。
冲击波形成移动相变闸门：前方是冷却的电弱对称性破缺区域，扫过的壳层是高温的对称性恢复区域，过后温度回落，对称性再次破缺。
这道闸门满足产生正反物质不对称的萨克罗夫三个条件：重子数不守恒、电荷共轭 - 宇称对称性破缺、偏离热平衡。
传统理论依赖宇宙整体一阶电弱相变，但标准模型中是平滑过渡，而冲击波的移动界面提供了非热平衡环境，绕开了困境。
在闸门界面上，TeV 能标的 CP 破缺算符让粒子与反粒子行为产生差异，形成手征不对称。高温壳层里的斯法勒隆过程被激发，将手征不对称转化为重子数差异。
壳层以近光速飞驰，存在时间极短，温度迅速下降，斯法勒隆过程停止，重子不对称被锁定，不会被抵消。
这个机制参数不敏感，当初始原初黑洞能量占比超过 1e-11 时，重子产量饱和；超过 1e-10 时稳定。且黑洞在核合成前蒸发，不影响氢元素丰度，契合观测。
此外，该机制留下可观测指纹：初始密度涨落产生的随机引力波峰值频率约 0.1 兆赫兹，振幅约 1e-11，落在下一代高频引力波探测器范围；TeV 能标的 CP 破缺新物理也可在未来对撞机中检验。
如果这个理论正确，人类的存在可追溯到宇宙极早期的原初黑洞爆炸，比恒星核聚变更古老。我们身体里的物质，或许就来自那些微型黑洞的死亡闪光。
特别声明：以上内容(如有图片或视频亦包括在内)为自媒体平台“网易号”用户上传并发布，本平台仅提供信息存储服务。
Notice: The content above (including the pictures and videos if any) is uploaded and posted by a user of NetEase Hao, which is a social media platform and only provides information storage services.
