宇宙微波背景辐射中出现违背宇称守恒定律的神秘现象

北京时间 2 月 4 日消息，据国外媒体报道，目前，日本两位科学家观察到来自宇宙微波背景辐射（CMB）的偏振光，这是宇宙诞生之初释放的最早光线，他们发现偏振光子或者光微粒可能会在光首次产生时从它们最初方向轻微旋转，暗能量或者暗物质可能是造成这种旋转的原因，据悉，暗能量是一种假设的宇宙神秘力量，而暗物质是一种产生引力但不与光相互作用的物质。

▲图中是欧洲航天局普朗克望远镜拍摄的巡天图像，炽热颜色区域代表了星系内及星系外的尘埃被偏振

光子极化的旋转迹象表明，可能有什么物质与这些光子发生相互作用，尤其是违背了物理学家称为 “宇称守恒定律”的宇宙对称性，依据宇称守恒定律，即使在一个翻转的系统中，所有事物的外观和行为都是一样的，就像事物的镜像效果，如果宇宙系统遵循该理论，产生于 138 亿年前的宇宙微波背景光子偏振方向不会发生偏转。

宇称守恒定律在所有亚原子粒子和除弱力以外的所有力中都得到了体现，然而，这项最新研究结果表明，宇宙早期光线可能与相互作用的任何事物都可能违背这种宇称守恒。

研究报告作者、日本高能加速器研究组织（KEK）的粒子与核研究所（IPNS）物理学家 Yuto Minami 说：“或许存在一些未知粒子，它们能产生暗能量，可能会使偏振光子发生旋转。”

138 亿年前，当宇宙微波背景辐射首次释放时，它以相同方向发生偏振，通过观察光在穿越空间和时间的过程中是如何发生变化，以及观察光偏振如何随时间推移而发生旋转，可使科学家洞悉宇宙的历史演变。

在此之前，科学家已研究了宇宙微波背景辐射的偏振情况，以及宇宙微波背景辐射偏振光如何随着时间推移而发生旋转，但由于测量光子偏振的探测器校准存在很大不确定性，他们无法进行精确测量研究宇称守恒性。

2020 年 11 月 23 日，发表在《物理评论快报》杂志的一项最新研究表明，研究人员发现一种方法，通过利用另一种偏振光来源——银河系尘埃，来精确测量偏振光旋转特征，由于该偏振光并不遥远，它很可能不会受到暗能量或者暗物质的强烈影响。

科学家使用银河系尘埃偏振光，能够精确计算出他们的仪器是如何定位，因此他们知道偏振光旋转是真实发生，而不是由他们的仪器所导致的，这使得他们可以确定宇宙微波背景辐射的偏振光发生旋转，这意味着光与违背宇称守恒的宇宙物质发生了相互作用，有可能是早期宇宙中某些物质影响了光，但更有可能是光抵达地球的路径中受某些物质干扰。这很可能是暗能量或者暗物质，意味着组成这些神秘物质的粒子违背了宇称守恒定律。