自旋和反物质

从远处看，物理定律和整个宇宙看起来相当对称。但是，深入到构成我们的物质的结构中，就会发现一些明显的不对称。克里斯·史密斯采访了粒子物理学家本·阿拉纳克剑桥大学……

本:奇怪的是，当你看着自己的手时，它们看起来就像镜子一样对称。它们看起来并没有什么特别的不同。宏观上的大物体在镜子里看起来并没有什么不同。但奇怪的是，当你观察最小的物质时;像电子这样的粒子，原子的外层，它们以一种非常特殊的方式看起来不对称。而且，物质和反物质之间的不对称性对我们的存在非常重要。

克里斯:当你说到不对称的时候，我的意思是，让我们回到这里，因为当我们谈论物质和反物质的时候，我们要回到大爆炸的时代，以及能量在宇宙中转化为物质的事实。并没有根本的理由说明为什么我们不应该有等量的物质和等量的镜像反物质。但是，我们所看到的宇宙是由物质构成的……?

本:没错。我们都是由物质构成的。周围根本就没有多少反物质。你可以在欧洲核子研究中心这样的地方把能量反过来转换成物质和反物质。问题是，为什么我们最终都变成了物质?如果你对早期宇宙进行求和，早期宇宙是一团热气体云有物质和反物质在周围弹跳。如果你算出这个均衡，你会得到一个很好的统计平均值。

克里斯:根据我们现在的模型…

是的，基于我们目前对物理学的理解和像欧洲核子研究中心这样的实验给了我们这样的理解。

但是，很明显，当我们观察的时候，我们看到我们都是由物质组成的，就像你说的，反物质是非常罕见的。那么钱都去哪了?

本:事实上，当你把物质和反物质放在一起时，它们当然会湮灭成辐射。比如光的粒子就会从那里出来。所以，问题更多的是，为什么我们不是由光构成的，对吧?因为如果你有等量的…

克里斯-我们有些人是明星，不是吗，本，就像你一样?

本:没错。我想我比那重一点!所以，物质和反物质之间一定有一些细微的区别。事实上，在上世纪末的粒子物理实验中，这些差异开始显现出来。所以，它们对力的感受有细微差别，差别不大，但如果你研究发生了什么，你需要物质相互作用和反物质相互作用之间的细微差别，以及早期宇宙中的其他一些条件。你会得到一个轻微的倾斜，偏向于一个而不是另一个，在这种情况下，偏向于物质而不是反物质。你必须遵循所有这些复杂的数学，但只要你有一点倾斜——中间有150亿年的时间，很多无聊的事情发生——但幸运的是，我们最终是由物质而不是光组成的!

克里斯-但我是说，那天我在看弗兰克·克洛斯的演讲。他在互联网上有一段视频，是他在皇家学会演讲时录制的——因为他今年获得了法拉第奖章，以表彰公众对科学的理解——他提出了其中一些观点。他好像在说:“你认为这是一个错误，或者只是偶然，我们已经到达了这样的境地，物理学意味着我们可以存在，我们不仅仅是能量或光?”或者你认为这很奇怪吗，当我们比较原子核和质子上的电荷时，它恰好与电子上的电荷相平衡?但是电子只是一个东西，如果我们放大一个质子，它实际上有另外三个小粒子在里面。这些是夸克，不是吗?实际上，有三个这样的电子，其中两个是2/3，另一个是1/3，它们的数量平衡得差不多，所以它完全反对一个电子，两个平衡。这太不寻常了，结果太好了，不可能是偶然的，不是吗?

本:是的，我的意思是电荷测量的准确性非常高。我的意思是，这是十分之一的十次方什么的，但我认为这背后有一个潜在的原因。潜在的原因可能是大统一理论，它说组成质子和电子的粒子是某些潜在粒子的两个不同方面，其中引入了不对称，将两者分开，但它确切地解释了为什么会有电荷的量子化。夸克的电荷是电子电荷的三分之一的倍数。所以，还有其他理论的例子，你可以得到物体电荷之间精确的数学关系。我怀疑，这可能是由于这个原因，而不是我不知道，有十亿个宇宙，你随便挑一个我们可以存在的宇宙。

克里斯-你不赞成可能存在多重宇宙的观点吗?这是一种Michio Kaku的平行宇宙，我们只是碰巧居住在一个物理规则为我们工作的宇宙中。

本:我的问题是你无法验证这个理论。所以，推测它真的很有趣，但我认为我们甚至不能从原则上知道，所以，这是科学之外的事情。

克里斯-我认为整个想法是，我们正在努力探测重力波的传播，因为理论说，如果我们有这些平行宇宙，那么引力应该能够在它们之间传输。因此，如果我们能看到引力波从一个地方传到另一个地方，这就说明它们是存在的。你是否认为因为我们还没有发现它，所以就否定了平行宇宙的存在?

本:不。问题是，在空间和时间上是否存在某一点我们的宇宙与所谓的平行宇宙相连?如果有的话，我认为它是我们宇宙的一部分，因为空间是....

克里斯-这不是数学把戏吗，本。你是不是很狡猾?

本-我们就是这么做的。这就是我们的工作。不，我是说，如果它在空间和时间上相连它就是我们宇宙的一部分。但你是对的。如果你有一些泡沫，你应该能察觉到。但我不认为这是多元宇宙理论，但如果大多数时候，它没有联系，那肯定会很有趣，但你们知道，回到上周二，它是，你们可以从中探测到引力辐射。这是我收回我说过的话的一种方式。但如果它往另一个方向走，你看不到引力辐射，你不能说这是一种方式还是另一种方式，我怀疑情况就是这样。这就是我的问题所在。

克里斯-史蒂文·德赖弗……

史蒂文:这就彻底摧毁了一整部科幻小说!

克里斯-哦!克里斯，在你的书《右手，左手》中，你很早就提到了这一点这是巴斯德在早期说过的，不对称产生不对称。所以，从本研究的微小粒子的不对称性开始，这实际上导致了整个生物体——甚至整个世界——存在严重的不对称性……

克里斯·m -没错。如果你在发现不对称的时候一直往回走，一定是别的什么东西造成了它，你可以一直往回走，一直往回走，最后你就会到达本所在的地方。