1月18日消息，據媒體報導，回到宇宙最初時刻，一切事物都是熱的、稠密的，處於完美平衡狀態。那時不存在我們所理解的粒子，更不用說是任何恆星，以及現今太空中的真空。整個太空充滿着均勻、無形、壓縮物質。
之後單調的穩定性變得不穩定，物質戰勝了它的異類反物質，開始主宰整個宇宙空間。物質雲團開始形成，並坍縮成恆星，逐漸組成星系，我們所知道的一切宇宙物質逐漸出現。
那麼，到底是什麼使宇宙脫離了它的無定形狀態呢？科學家仍不確定，但是研究人員現已找到一種新方法，可以在實驗室里模擬可能導致早期宇宙嚴重失衡的缺陷。這項研究報告發表在1月16日出版的《自然通訊》上，科學家展示了他們可以使用超冷氦氣模擬宇宙最初的時刻，具體而言，就是重新創造宇宙大爆炸之後存在的條件。
這一點非常重要，因為宇宙充滿了被物理學家稱為「對稱性」的平衡行為。例如：物理均勢在時間上以相同的方式向前和向後運行，宇宙中帶正電的粒子正好完全抵消所有帶負電的粒子。
但有的時候，這種對稱性會被打破，一個在針尖上平衡的完美球體會朝向這個方向或者那個方向落下，磁體的兩個完全相同側面分離為南極和北極。在早期宇宙階段，物質數量超過反物質數量。特定的基本粒子從早期宇宙的無定形狀態中產生，並通過離散力相互作用。
研究報告第一作者、芬蘭阿爾托大學博士生傑雷·馬金恩（Jere Mainen）稱，如果我們將大爆炸的存在看作是理所當然的，那麼宇宙無疑經歷了一些打破對稱性的轉變。
需要證明嗎？它就在我們的身邊，任何桌子、椅子、星系以及鴨嘴獸都可以證明，早期宇宙一些事物從扁平狀態演變至現今的復雜狀態。我們所處的空間並非統一空間，因此某些事物打破了這種對稱性，物理學家將破壞對稱性的隨機波動稱為「拓撲缺陷」。
從本質上講，拓撲缺陷是某些事物在另一個均勻場中出現不穩定的區域。一旦出現混亂，這可能是由於外部干擾所致，就像實驗室里做試驗一樣，或者它們可以隨機神秘出現，就像科學家猜測早期宇宙所發生的那樣，一旦拓撲缺陷形成，就會位於均勻場中心位置，像一塊卵石在平滑溪流中產生的漣漪。
一些研究人員認為，早期宇宙中無定形物質的某些特定拓撲缺陷可能在首次打破對稱性的轉變中發揮重要作用。這些缺陷可能包括被稱為「半量子漩渦」（看上去有點像漩渦的能量和物質模型）和「弦物質約束壁」（由二維或者一維「弦」約束的二維壁組成的磁結構）。這些自發形成結構影響着物質在其它對稱系統中的流動，一些研究人員對此表示懷疑。
之前研究人員在實驗室中使用冷氣體和超導體磁場製造了這類缺陷，但是這種缺陷是單獨出現的。大多數使用拓撲缺陷來解釋現代宇宙起源的理論都涉及「復合缺陷」，馬金恩稱，多個缺陷協同工作運行。
馬金恩和他的研究合著作者設計了一項實驗，實驗中液氦冷卻至絕對零度之上一度的幾分之一，然後再壓縮到一個小容器里。在這個黑暗的小容器中，超冷氦中出現了半量子漩渦。
之後研究人員改變了氦的狀態，使它在兩種不同超流體或者無粘性流體之間經歷一系列相變，類似於水從固體變成液體或者氣體，但是在更極端的條件下完成。
相變導致對稱性斷裂，例如：液態水中充滿了可以向許多不同方向定向的分子，但是水冷凍之後，分子會被鎖定在特定位置，在實驗中，超流體相變也發生了類似的對稱性斷裂。
盡管如此，在超流體氦經歷相變之後，漩渦仍然受弦束縛壁的保護。漩渦和壁畫共同形成復合拓撲缺陷結構，並在對稱性破壞的相變中存在。研究人員指出，通過這種方式，這些物質鏡像了一些被認為早期宇宙中形成的缺陷。
這是否意味着馬金恩和合著作者已經發現宇宙中對稱性是如何被打破的？絕對不是，他們的模型僅表明，關於早期宇宙如何形成「大統一理論」的某些方面可以在實驗室復制，特別是那些涉及拓撲缺陷的理論部分。這些理論沒有一個被物理學家廣泛接受，這可能是一個很大的「理論死胡同」。
但是馬金恩的研究工作確定為更多的實驗打開了大門，這些實驗旨在研究分析缺陷結構是如何作用於大爆炸之後的瞬間時刻，這些研究無疑教會科學家一些關於量子領域的新事物，他說：「目前還有一個懸而未決的問題，物理學家是否會將這些關於微小量子世界的細節與整個宇宙行為聯系在一起？（葉傾城）
來源：cnBeta
