宇宙大爆炸瞬间产生等量的物质和反物质，那么反物质到哪里去了？|反物质|宇宙大爆炸|宇称|粒子|重子

宇宙形成之初，物质与反物质的量是相同的，但后来因为弱作用的宇称不守恒效应或者其他对称性破缺机制导致了反物质的量比物质略少，二者湮灭后就只留下少量的物质了，这就是我们今天对物质的量的观测的结果。

现代物理学中一个突出的问题是物质多于宇宙中的反物质。作为整体，宇宙似乎具有正的重子数密度而非零——也就是说，宇宙里基本上是物质，而非反物质——这里要排除在大爆炸之后由其他作用生成的反物质。

由于宇宙学假设我们看到的粒子是以如今测得的物理常量和定律来演化的，因此通常预期宇宙整体的重子数应该为零，因为物质和反物质应该等量产生，然后相互等量湮灭。但现实与此假设相悖。

这导致了许多对称性破缺机制的提出，这些机制在某些条件下会有利于产生“正”物质（而非反物质）。这种不平衡性非常微小，在大爆炸之后的每10000000000 (10^10)个粒子中只会发生一次。在大部分物质和反物质湮灭之后，当前的宇宙中就剩下的就全是重子物质，以及大量的玻色子。

上图：物质和反物质基本上都湮灭干净了，只有微小的差异。us那个点的位置，示意了这种非对称性。

然而，2010年在费米实验室的实验似乎表明，这种不平衡比以前假设的要大得多。在涉及一系列粒子碰撞的实验中，产生的物质的量比产生的反物质的量大约1％。这种差异的原因尚不清楚。

大多数大统一理论明确地打破重子数对称性来解释这种差异。这种对称性的破缺通常会引发由非常大质量的X玻色子或大质量的希格斯玻色子介导的反应。这些反应的发生速率在很大程度上取决于中间体——大质量玻色子和大质量希格斯玻色的质量。因此，如果认同这些反应就是今天看到的大部分重子产生的根源，那么可以计算出此两种粒子的质量上限，若高于该质量上限，暗示反应速率太低，则无法解释今天物质的存在（于是可以在对撞机中求证或观测反例）。这种估计预测了大量的物质偶尔会表现出自发的质子衰变现象（目前尚未观察到）。

关于物质起源，有两个主要的理论：

一是电弱重子起源（标准模型），它发生在电弱时期（宇宙大爆炸初期电磁力和弱力分离的时期）。李政道与杨振宁发现的弱作用下的宇称不守恒现象就是这种起源的关键。
注：宇称,通俗的说就是镜像对称（下图生动地描绘了一个粒子衰变过程的在镜子中的不对称情况）。

上图：大家来找找茬，发现什么异样了吗？镜子里面出现不正常的情况了（注意自旋的箭头），这就是弱作用下（通常在重子衰变时）的对称性破缺的情况的示意。每次弱作用发生都产生了一对不对称的粒子，那么就无法保持重子守恒了。

上图：宇宙大爆炸各种物质粒子的形成历史，物质的量超过反物质的不对称事件可能就发生在大爆炸之后10^−36秒的时刻。