这种极其微小的粒子，曾挽救了现在的宇宙？

根据现代宇宙学中的大爆炸理论，早期宇宙在创造物质的同时产生了等量的反物质。最终结果将是:物质和反物质相遇并湮灭，在宇宙中只留下能量。

膨胀后，宇宙创造了等量的物质和反物质。但是膨胀后的相变可能导致了物质和反物质之间的轻微不平衡。这种相变很可能导致宇宙弦的诞生，这将产生可以被探测到的引力波。|图片来源:卡弗利普姆-卡弗利普姆根据美国航天局、R.Hurt/Caltech-JPL,,和欧空局提供的图片修改了该图

宇宙是如何在一场彻底的毁灭中幸存下来的？

这不是科幻小说或大型电影中的开场白，而是物理学家今天想要解决的最大问题之一。根据现代宇宙学中的大爆炸理论，早期宇宙在创造物质的同时产生了等量的反物质。如果这种情况持续下去，最终结果将是:物质和反物质相遇并湮灭，只留下宇宙中的能量。

然而，情况显然并非如此。在宇宙漫长的演化过程中，星系、恒星、行星甚至生命都逐渐诞生了。只有那时，我们今天看到的由物质组成的世界才得以形成。

为了逃离彻底的毁灭，宇宙必须将少量的反物质转变成物质，造成它们之间的不平衡。这种不平衡只需要倾斜十亿分之一。但是这种不平衡是何时以及如何产生的呢？这些问题仍然困扰着每个人。

物质和反物质看起来完全一样，只是它们的电荷相反。如果有一个由反物质制成的冰淇淋蛋筒，在你触摸它之前，它看起来会像一个普通的蛋筒。但是我们知道，当物质和反物质相遇时，它们会湮灭并转化成大量能量。这意味着当你拿起反物质圆锥体时，你身体的一部分会随着圆锥体湮灭，释放出比原子弹更多的能量。

因为物质和反物质带相反的电荷，除非它们是电中性的，否则它们不能相互转化。在基本粒子中，中微子是我们知道的唯一电中性物质粒子，这意味着它们可能能够完成这项任务。

中微子非常小，它们几乎不与物质相互作用，所以研究它们非常困难。目前，一些耗资数十亿美元的大规模实验(如沙丘实验和超级卡米诺实验)正在竞争研究中微子和反中微子之间是否存在差异。

一个得到大量支持的模型告诉我们，早期宇宙经历了相变，允许中微子重组物质和反物质。这个模型被称为跷跷板机制，宇宙学家希望它能解决两个大问题:物质和反物质的不对称，以及为什么三个已知的中微子都如此轻。跷跷板机制引入了一种叫做惰性中微子的新粒子，它的质量比已知的中微子大得多。然而，要直接验证跷跷板机制，需要一个比大型强子对撞机强许多数量级的粒子加速器。因此，目前我们只能间接验证。

液态水沸腾成蒸汽和冷却水结冰都是相变的例子。物质的行为会在特定的温度(临界温度)下发生变化。当一些金属被冷却到极低的温度时，它们将通过相变完全失去电阻，变成超导体。这是核磁共振成像的基础，核磁共振成像可用于诊断癌症，磁悬浮技术允许火车以接近500公里的时速行驶。

就像超导体一样，宇宙膨胀(早期宇宙经历的指数膨胀)后的相变可能产生了一个非常小的磁场管——宇宙弦。更具体地说，当相变发生时，宇宙的不同部分会经历稍微不同的相变(我们说相变不是“均匀的”)。在某些相变中，宇宙最终会纠缠在一起，无法完全解决。由此产生的结构是一条宇宙弦。

宇宙弦会摆动，在时间和空间中产生涟漪——引力波。因为宇宙弦中的能量密度非常高，它的运动足够强，足以扭曲空间和时间，并产生引力波。宇宙弦产生的引力波已经穿越了宇宙138亿年的进化。这些引力波的波谱与以前由双黑洞合并或双中子星合并产生的引力波的波谱非常不同。未来的引力波观测站(如LISA、BBO或DECIGO)可以在几乎所有可能的临界温度下探测到这些引力波。

近年来，引力波的发现为我们研究宇宙打开了一扇新的窗户。通过引力波，物理学家和天文学家可以更深入地研究宇宙的过去，因为宇宙对重力是透明的，这使我们能够通过重力追溯宇宙的起源。我们期望未来的引力波天文台能发现更多的信息，帮助我们找到新中微子的证据，并最终回答我们一直在寻找的答案:我们为什么存在？

参考来源:

https://www.ipmu.jp/en/20200204-cosmicstringsgw

http://journals . APS . org/PRL/abstract/10.1103/PhysRevlett . 124.041804

最初的标题是:这个极其微小的粒子拯救了现在的宇宙吗？