大家好，我是聽瀾。

我們?yōu)槭裁磿?huì)存在？這個(gè)終極問題困擾著人類，也挑戰(zhàn)著現(xiàn)代物理學(xué)。

根據(jù)宇宙大爆炸理論，宇宙誕生時(shí)本應(yīng)產(chǎn)生等量的物質(zhì)與反物質(zhì)，它們相遇就會(huì)湮滅，若完全對稱，今天的宇宙只會(huì)剩下輻射，沒有恒星、行星，更沒有生命。

但現(xiàn)實(shí)中物質(zhì)以百億分之一的微弱優(yōu)勢勝出，構(gòu)筑了整個(gè)物質(zhì)宇宙，這種不對稱被稱為正反物質(zhì)對稱破缺。

半個(gè)多世紀(jì)以來，物理學(xué)家一直在尋找原因。

2020 年 3 月，美國麻省理工學(xué)院聯(lián)合歐洲核子研究中心的團(tuán)隊(duì)提出，宇宙誕生之初微型原初黑洞的死亡爆炸產(chǎn)生的相對論性沖擊波，為物質(zhì)戰(zhàn)勝反物質(zhì)創(chuàng)造了條件。

要理解這個(gè)機(jī)制，得先認(rèn)識(shí)原初黑洞。

普通黑洞由大質(zhì)量恒星坍縮形成，而原初黑洞誕生于宇宙極早期，那時(shí)空間是溫度超萬億度的夸克膠子等離子體。

密度的微小隨機(jī)漲落讓某些區(qū)域引力突破臨界值，直接坍縮成黑洞，這些與宇宙同齡的黑洞就是原初黑洞。

此次研究的原初黑洞質(zhì)量在十萬克到一億克之間，最輕的像成年豬，最重達(dá)百噸級，屬于微型黑洞。

決定微型原初黑洞命運(yùn)的是霍金輻射。

霍金在上世紀(jì)七十年代證明，黑洞通過事件視界附近的量子效應(yīng)向外輻射粒子，損失質(zhì)量，最終蒸發(fā)。

黑洞質(zhì)量越小，霍金溫度越高，蒸發(fā)越快，最后階段會(huì)爆炸式蒸發(fā)，將剩余質(zhì)量以高能粒子注入周圍空間。

這些微型黑洞的霍金溫度不低于十萬億電子伏特，能發(fā)射所有基本粒子，其中 70% 能量由夸克攜帶，6% 由膠子攜帶。

質(zhì)量峰值在三十萬克的原初黑洞會(huì)在宇宙誕生后百億分之一秒爆炸，處于電弱相變后的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，且所有該質(zhì)量區(qū)間的黑洞都在大爆炸核合成前蒸發(fā)，既不破壞氫元素豐度，又落在物質(zhì)不對稱生成的有效時(shí)間窗口。

過去認(rèn)為原初黑洞輻射只會(huì)形成靜態(tài)熱點(diǎn)，但團(tuán)隊(duì)通過模擬發(fā)現(xiàn)，爆炸式能量注入會(huì)形成極端壓力梯度，推動(dòng)等離子體以接近光速向外沖，形成超強(qiáng)相對論沖擊波。

這道沖擊波的結(jié)構(gòu)是關(guān)鍵：向外飛馳的沖擊波與后方稀疏波之間，夾著超薄超高溫流體殼層，溫度超過 162 億電子伏特（約 1900 萬億攝氏度）。

而這個(gè)溫度是電弱力統(tǒng)一的臨界值，超過時(shí)電磁力和弱核力融合成電弱力，即電弱對稱性恢復(fù)。

宇宙誕生后不到百億分之一秒，整體溫度降到臨界值以下，電弱對稱性破缺，粒子通過希格斯機(jī)制獲得質(zhì)量。而沖擊波在冷卻的宇宙里炸出局部高溫區(qū)，讓電弱對稱性短暫復(fù)活。

沖擊波形成移動(dòng)相變閘門：前方是冷卻的電弱對稱性破缺區(qū)域，掃過的殼層是高溫的對稱性恢復(fù)區(qū)域，過后溫度回落，對稱性再次破缺。

這道閘門滿足產(chǎn)生正反物質(zhì)不對稱的薩克羅夫三個(gè)條件：重子數(shù)不守恒、電荷共軛 - 宇稱對稱性破缺、偏離熱平衡。

傳統(tǒng)理論依賴宇宙整體一階電弱相變，但標(biāo)準(zhǔn)模型中是平滑過渡，而沖擊波的移動(dòng)界面提供了非熱平衡環(huán)境，繞開了困境。

在閘門界面上，TeV 能標(biāo)的 CP 破缺算符讓粒子與反粒子行為產(chǎn)生差異，形成手征不對稱。高溫殼層里的斯法勒隆過程被激發(fā)，將手征不對稱轉(zhuǎn)化為重子數(shù)差異。

殼層以近光速飛馳，存在時(shí)間極短，溫度迅速下降，斯法勒隆過程停止，重子不對稱被鎖定，不會(huì)被抵消。

這個(gè)機(jī)制參數(shù)不敏感，當(dāng)初始原初黑洞能量占比超過 1e-11 時(shí)，重子產(chǎn)量飽和；超過 1e-10 時(shí)穩(wěn)定。且黑洞在核合成前蒸發(fā)，不影響氫元素豐度，契合觀測。

此外，該機(jī)制留下可觀測指紋：初始密度漲落產(chǎn)生的隨機(jī)引力波峰值頻率約 0.1 兆赫茲，振幅約 1e-11，落在下一代高頻引力波探測器范圍；TeV 能標(biāo)的 CP 破缺新物理也可在未來對撞機(jī)中檢驗(yàn)。

如果這個(gè)理論正確，人類的存在可追溯到宇宙極早期的原初黑洞爆炸，比恒星核聚變更古老。我們身體里的物質(zhì)，或許就來自那些微型黑洞的死亡閃光。