反物質の問題:
* 対称性違反: 粒子物理学の標準モデルは、ビッグバン中に重要なものと反物質が同じ量で作成されるべきであると予測しています。しかし、私たちは問題に圧倒的に支配されている宇宙を観察しています。
* 消滅: 物質と反物質が出会うと、彼らはお互いを全滅させ、エネルギーを放出します。等量の物質と反物質があれば、彼らは宇宙の早い段階で消滅し、遅れをとっても去っていたでしょう。
観察証拠:
* 宇宙マイクロ波バックグラウンド放射(CMB): CMBは、重大な消滅の兆候を示していません。これは、宇宙が最初は反物質に支配されていなかったことを示唆しています。
* 反物質の欠如: 天文学者は、宇宙で反物質の重要なソースを見つけていません。遠い銀河からの粒子を含む宇宙線でさえ、圧倒的に物質で構成されています。
* バリオン非対称性: 抗菌剤と比較したバリオン(陽子と中性子、物質を構成する)の観察された存在量は、物質が支配的な宇宙を示しています。
可能な説明:
* CP違反: 4つの基本的な力の1つである弱い相互作用は、CP対称と呼ばれる対称性に違反しています。これは、粒子と反粒子を含むいくつかのプロセスが同一ではなく、潜在的に反(反物質よりもわずかな過剰な物質をもたらす可能性があることを意味します。ただし、観察されたCP違反は、完全な物質と態度の不均衡を説明するのに十分な大きさではありません。
* 標準モデルを超えて: 超対称性のような標準モデルを超えた理論は、非対称性を生成するための新しいメカニズムを提供する可能性があります。これらのモデルは、物質の支配に寄与する可能性のある新しい粒子の存在と相互作用を予測します。
* その他の可能性: いくつかの理論は、初期の宇宙が反物質によって支配されていたかもしれないが、その後のプロセスは相転移のように、支配的な物質と態度の組成の反転につながったことを示唆しています。
結論:
反物質に対する物質の正確な割合はわかりませんが、圧倒的な証拠は、物質の広大な支配を示しています。この非対称性の完全な説明の検索は、宇宙論と粒子物理学の根本的な問題であり、進行中の研究では、この謎を解明するためのさまざまな理論モデルと観察方法を調査しています。