中微子质量起源与宇宙的原初反物质消失之谜

• 作者: 邢志忠
• 来源期刊: 科学通报
• 年，卷（期）: 2021,（33）
• 所属期刊栏目: 2021年度“重大科学问题、工程技术难题和产业技术问题”解读
• 页码范围: 4207-4211
• 页数: 5页
• 语种: 中文
• DOI: 10.1360/TB-2021-0921

摘要

粒子物理学的标准模型建立于20世纪60～70年代,它在随后的半个多世纪经受住了无数次科学实验的检验,成为人类描述与理解各种强、弱和电磁相互作用现象最成功的理论工具.但是该模型也存在一些缺陷,比如它刻意回避了中微子质量及其起源的问题,也无法解答为什么可观测宇宙中不存在原初反物质但却存在大量暗物质的问题.在宇宙大爆炸之初所产生的反物质何以随着宇宙的膨胀和冷却而神秘地消失,以及其背后的动力学是否与中微子的质量起源机制存在某种关联,这是当今粒子物理学和宇宙学界普遍关心并深入探索的重大课题.理论研究表明,解释中微子质量起源之谜的"跷跷板"(seesaw)机制[1]与解释宇宙原初反物质消失之谜的轻子生成(leptogenesis)机制[2]可能是问题背后的答案.而连接这两个机制的桥梁就是超重的"惰性"马约拉纳(Ma-jorana)中微子[3]:它们在宇宙早期神秘地产生,与已知的"活性"中微子通过极其微弱的汤川(Yukawa)相互作用建立关联;它们的衰变则导致了宇宙的轻子与反轻子不对称,后者部分转化成宇宙的重子与反重子不对称,而数量占优势、最终存活下来的原初重子形成了今天的可观测宇宙.