非常早期的宇宙
非齐次核合成
一个可能的修改问题所谓的非齐次核合成模型。这个想法是在非常早期的宇宙(第一个微秒)后组成的亚核的粒子质子和中子存在于一个自由州夸克- - - - - -胶子等离子体。随着宇宙的膨胀和冷却,这种夸克-胶子等离子体发生相变,成为局限于质子和中子(三个夸克)。在实验室实验相似的阶段转换的例子中,液体的凝固成solid-involving两个或两个以上的物质,最终状态可能包含的不均匀分布组成物质,利用工业净化某些材料。一些天体物理学家提出了一个类似的部分分离的中子和质子可能发生在非常早期的宇宙。地方口袋丰富可能几个中子和质子亦然的中子比比皆是。核反应可能会发生更有效地比占每个质子和中子核标准计算,和物质的平均密度可能相应地increased-perhaps甚至普通物质可以关闭今天的宇宙。不幸的是,计算非均匀下进行假设似乎表明,条件导致正确的氘和比例氦4生产太多原始的锂7的兼容测量大气作文最古老的星星。
物质反物质不对称
一个奇怪的数字出现在上面的讨论在10几部分9最初之间物质和不对称反物质(或等价,比10−9目前宇宙中光子的质子)。是什么如此数接近于零的起源不是零?
一次以上提出的问题将会被认为是无法想象的物理,因为网“重子”号码(用于现在,质子和中子-反质子和反中子)被认为是一个守恒的量。因此,一旦存在,它总是存在,不定过去和未来。的发展粒子物理在1970年代,然而,表明净重子数实际上可能会进行变更。当然几乎维持在相对较低的能量可以在地面实验中,但它可能不是守恒在几乎任意的高能量粒子可能被赋予在非常早期的宇宙。
一个类比可以用吗化学元素。在十九世纪大多数化学家认为严格守恒量的元素;虽然氧气和氢原子可以组合形式水分子,最初的氢和氧的原子总是可以恢复以化学或物理手段。然而,在20世纪的发现和说明核力量,化学家们开始意识到元素是守恒的,如果他们只受到化学作用(主要是电磁起源);他们可以改变核力量的引入,而进入典型的每个粒子只有在更高的能量比化学反应是可用的。
以类似的方式,在非常高的能量转化的新自然的力量可以进入净重子数。一个这样的提示转化可能在于卓越的事实:一个质子和一个电子似乎乍一看完全不同实体,然而,只要一个可以告诉实验精度很高,完全相等,但相反的电荷。这是一个奇妙的巧合,还是代表了一种深刻的物理连接吗?连接显然存在如果,例如,一个质子衰变成一个的能力正电子(一个正电子)+电中性粒子。这是有可能的,质子必定会有相同的电荷正电子,所有反应电荷是守恒的。反过来,正电子必定会有电子的电荷相反,因为它是其反粒子。事实上,在某种意义上质子(重子)据说甚至可以仅仅的“兴奋”版本正电子(一个“反轻子”)。
出于这一推理,实验物理学家在1980年代中搜寻质子的证据衰变。他们发现没有,设定一个下限的1032年质子的一生如果它是不稳定的。这个值是大于理论物理学家最初预测的基础上早期的统一方案,大自然的力量。后来的版本可以容纳数据,仍然允许质子不稳定。尽管inconclusiveness质子衰变的实验中,一些设备最终把好的天文使用。他们转换为中微子探测器和提供有价值的信息太阳中微子问题以及给第一个积极的录音的中微子超新星爆炸(即超新星1987 a)。
对宇宙物质反物质不对称的问题,理论方法是建立在的想法大统一理论(肠道),寻求解释电磁,弱核,强大的核力量作为一个伟大的自然之力。这种方法表明,最初很重粒子的集合,与零重子轻子号码,可能腐烂成许多轻颗粒(重子和轻子)和所需的平均净重子数(和净轻子数)每10几部分9。这个事件应该发生在宇宙可能是10−35第二个旧。
另一种方法解释了不对称依赖的过程CP违反或违反结合守恒定律与电荷共轭(C)和奇偶校验弱力(P),负责反应等放射性衰变原子核。电荷共轭意味着每一个带电粒子都有一个电荷相反的反物质,或反粒子。宇称守恒意味着左右和上下无法区分时,一个原子核释放出衰变产物经常下来,左是右。一系列有争议的,但合理的假设,它可以证明,观察到的不平衡或物质反物质不对称率可能是由CP破坏的发生在大爆炸后的最初几秒内。CP违反预计将更加突出的衰变粒子称为B -介子。2010年,科学家们费米国家加速器实验室在伊利诺斯州的巴达维亚,最后发现轻微的偏爱b介子衰变到μ介子反μ介子而不是。