反物质时空扭曲效应

12月7日，据外国媒体报道，英国华威大学的物理学家从星系旋转的角度建立了一个覆盖整个星系的时空模型，以解释粒子物理学中的一个突出问题:为什么在宇宙形成之初，物质和反物质可以在空间共存。这个问题就像一扇通向宇宙终极奥秘的门，在它的后面可能隐藏着“上帝的秘密”。物理学家设想了一个“纯”宇宙:在这个设想的宇宙中，所有的物理定律都可以在宇宙的任何地方应用，具有很强的普遍性。宇宙中粒子和反粒子的行为也以同样的方式运动。

然而，最近的粒子物理实验发现，介子K和介子B在物质和反物质的衰变中表现出显著的差异。这就是所谓的“电荷宇称不守恒”的证据。这一证据的发现对粒子物理学家来说应该是一个“尴尬”的现象，因为在弱相互作用下宇称不守恒的观点提出后，物理学家推导出了“电荷宇称守恒”(CP conservation)的观点，但这一观点不能解释为什么物质存在于我们的宇宙中。换句话说，从理论上讲，宇宙生来就有相同的物质和反物质。我们也知道物质和反物质相遇时会湮灭。如果我们遵循这个推论，在当前的宇宙中就什么都没有了。

英国沃里克大学物理系的马克·哈德利博士认为，他已经找到了电荷宇称不守恒的可验证的证据，这不仅可以保持宇称不守恒，而且使电荷宇称不守恒的理论能够合理地解释宇宙诞生后物质和反物质之间的问题。

哈德利博士的论文发表在EPL(欧洲物理学快报)上，主要介绍了一个CP破坏的来源(CP对称性被打破)，这与克尔度量的不对称性有关。同时，它还认为研究人员忽略了一个重要的影响，即我们星系的旋转将对亚原子粒子的衰减产生重大影响。

根据目前粒子物理学的观点，我们的宇宙从根本上是不对称的，在弱相互作用中，存在明显的左右不对称，在K介子系统中存在较小的CP对称性破坏。上述观点已经体现在现有的粒子物理实验中，但没有解释。其中一个可能的原因是，我们银河系的旋转效应造成了我们的时间和空间的扭曲，这足以影响对实验结果的评价。然而，如果时间和空间的扭曲足以影响实验结果，我们能认为我们的宇宙在某种程度上是基本对称的吗？对于这个更“奇怪”的预测，欧洲核子研究中心已经在收集相关数据来证明星系的旋转对结果有多大影响。

由于星系旋转的影响，这是一个相对容易忽略的问题。因为我们已经在地球和太阳的引力场中很长时间了，这是最直接的感觉，而且整个银河系在某种程度上对我们人类的影响并不那么明显。另一方面，哈德利博士认为整个星系产生的引力场会扭曲星系内部的时空，包括太阳系，这种时空扭曲效应的影响不可忽视。如此巨大的星系旋转的速度和角动量会在星系内部拖动时空，导致时空形状的变形和时间的膨胀效应。

然而，整个星系的旋转对地球周围时空的影响比地球本身的旋转强一百万倍。当在B介子衰变中观察到CP破坏时，这是一个更为关键的现象，这有助于解释同一粒子中物质和反物质的分裂是基于不同的衰变率。然而，奇怪的是，尽管研究人员观察到衰变的巨大差异，当这些衰变率相加时，研究人员可以得到与在同一粒子中分裂物质和反物质的情况下相同的值。

根据哈德利博士的观点，银河系自转对空间和时间的“阻力”效应理论可以解释当前观测的所有问题。在同一个粒子物质和反物质的分裂中，它们不仅在镜像中是对称的，而且在其他结构中也是对称的。对于那些粒子衰变，这种观点并非完全不合理。衰减机制可以从“镜像”时刻开始。然而，银河系旋转产生的“阻力”效应是显著的。造成的时空扭曲足以导致每个粒子的结构不同，使其经历不同的时间膨胀效应，这就是为什么衰变以不同的方式进行。

也就是说，当每个粒子衰变时，必须考虑时空扭曲引起的不同时间膨胀的整体效应，并且CP破坏的消失和对称性守恒也应该与此相关。这个理论的另一个亮点是，它可以被测试，预测的现象也可以被测试。在欧洲粒子物理研究所，已经收集了一个大规模的数据阵列，表明在衰变过程中存在CP损伤，同时，可以测试由星系旋转引起的“拖曳”效应的影响。

目前，粒子物理学家正在研究像银河系这样的大星系是如何影响实验中观察到的CP损伤的。与此同时，它也为理论家们打开了一扇大门，让他们用CP破坏作为一个非常有用的工具来解释物质和反物质是如何在我们的宇宙之初分离的，以及如何形成我们现在看到的物质宇宙。事实上，由银河系旋转引起的时空阻力和时间膨胀对粒子实验的影响不容忽视。在非常早期的宇宙中，可能有足够的质量和旋转来产生时空阻力。这种效应将对物质和反物质的分布产生重大影响。