我正在撰写几篇关于宇宙物质-反物质不对称的博文，发现我总是会引用我很久以前在旧博客上发布的内容。这种情况如此频繁，以至于我决定在这里发布这些内容的一个稍作编辑的版本，并在我下一篇博文中，作为一些更新内容的铺垫。反物质在各方面都与普通物质完全相同，只是你可以想到的每一个量（除了质量和自旋）都相反。例如，电子是一个具有特定质量并携带特定量负电荷的粒子。电子的反粒子是正电子，它与电子的质量相同，但电荷完全相反。粒子和它们的反粒子之间的一个特点是，如果将它们放在一起，它们所携带的任何量的净值（物理学家称为量子数）都为零。因此，一个粒子和一个反粒子在一起，仅仅是质量，根据爱因斯坦的E=mc^2，可以将它们完全转化为能量。因此，当物质和反物质相遇时，它们会湮灭，以光（光子）的形式产生能量。我们之所以对反物质了解如此之多，有两个原因。第一个原因是它是量子场论的自然组成部分，我们用它来描述物质，而量子场论是科学中最经受检验的理论之一。第二个原因是我们可以大量制造和研究反物质。例如，位于芝加哥附近的费米国家加速器实验室的目的是制造大量的反质子，以研究它们如何与质子湮灭。反物质在宇宙学中很重要，原因在于早期宇宙的极端温度和密度。这种极端环境的一个后果是，周围有如此多的能量，任何形式的物质（包括反物质）都可以被创造出来。因此，在早期宇宙中，人们期望同时存在等量的物质和反物质，然后，随着宇宙的冷却，这些粒子会相互寻找、湮灭，并留下我们现在宇宙中极少量的物质（以及同样少量的反物质）。这显然与我们在宇宙中观察到的情况不符，在宇宙中，我们拥有相对大量的物质，并且几乎没有原始反物质的证据。事实上，通过观测宇宙中轻元素的丰度（大爆炸核合成 - BBN）以及宇宙微波背景辐射（CMB）的各向异性模式，这种物质与反物质之间的不对称性可以被量化（对于质子和中子等重子）。因此，有明确的定量证据表明宇宙是由物质组成的，反物质可忽略不计。这一切构成了宇宙学家们的一个谜团。宇宙是如何从早期数量相等的重子和反重子演化到如今精确测量的宇宙重子不对称（BAU）的？这个谜团的潜在解决方案为粒子物理学和宇宙学之间的相互作用提供了一个绝佳的例子。许多超越标准粒子物理模型理论的一个优美特征是，当在膨胀宇宙的背景下考虑时，它们会自动包含一种动力学机制，该机制原则上可以解释BAU的起源。通过其中一种机制生成BAU被称为重子生成。当然，这还不够；我们还不知道这些理论中哪一个，如果有的话，可能是正确的。然而，即将进行的实验，如大型强子对撞机（LHC）的实验，提供了令人兴奋的可能性，即排除其中一些理论，或者为其中一个理论提供重要证据。在我接下来的几篇博文中，我将尝试解释其中一些机制是如何工作的，以及它们如何说明粒子-宇宙学联系。
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