宇宙微波背景輻射可能違反奇偶對稱性,新的物理學呼之欲出

在宇宙誕生後的38萬年時間內，它還是如此炙熱、能量還是如此之高，以至於電子不能被束縛在原子核周圍。這時候的宇宙是不透明的，因為光子會和自由電子進行耦合，光無法透射出來。隨著宇宙的膨脹，溫度慢慢下降、能量也慢慢降低，電子最終被原子核捕獲，這時候它透出了宇宙的第一縷光線。137億年之後，這些光被空間膨脹所拉長，成了遍布所有空間中的宇宙微波背景輻射。

但是，最近的一項研究顯示，科學家在微波背景輻射身上發現了特殊的東西。根據11月23日發表在《物理評論快報》上的文章，一項新的測量技術揭示了微波背景輻射光線彎曲的跡象，這可能是對奇偶對稱性的破壞。物理學的標準模型是基於對稱性的概念，因此這可能會在標準模型之外出現新的物理學。

根據標準模型，鏡中的世界與現實世界的物理定律應該是相同的。也就是說，如果我們要得到一個翻轉的宇宙，只需要取其鏡像就可以了。這就是奇偶對稱性。到目前為止，我們所發現的不符合對稱性的定律就只有宇稱不守恆，它是關於弱相互作用的，楊振寧和李政道也因此獲得了諾貝爾獎。如果我們再找到一個奇偶對稱性破壞的地方，那麼我們會進入標準模型之外的新物理學。

該研究的作者表示，宇宙微波背景輻射的極化角有了新的突破。當光被散射時會發生偏振，從而導致波沿一定的方向傳播。玻璃和水之類的反射性界面會使光發生偏振，甚至大氣中的水和顆粒也會使光散射和偏振。而偏振片只能讓沿著一定方向振動的波通過，從而減少了光的亮度。

在大爆炸的38萬年之後，當光子從電子中散射出來之後，宇宙微波背景輻射會發生極化。而這些極化能告訴我們很多信息，特別是當它旋轉了一個角度之後。這個角度用β表示，它可能表明背景輻射與暗物質或暗能量的相互作用。如果暗物質或暗能量以違反奇偶校驗對稱性的方式與宇宙微波背景光相互作用，我們可以在極化數據中找到其特徵。

目前的關鍵就在於如何找到背景輻射極化的證據。歐洲航天局的普朗克衛星在2018年就發布了宇宙微波背景輻射的觀測結果，並且該衛星上自帶了極化敏感傳感器。但是，除非你知道衛星相對天空的方位，否則你得不到正確的極化角。

聰明的科學家方法還是非常多的，他們提取了多種不同的偏光源，並進行了比較，以消除虛假的角度。研究人員利用此技術確定了極化角的存在，確定性為99.2%。這似乎是很高的確定性了，但是根據物理學的慣例，這還不足以宣稱發現了新物理學，因為需要99.99995%的置信度。

不過，這一發現表明，宇宙微波背景輻射還是值得進行研究的。