【研究揭示中微子质量、宇宙暴胀和重子不对称起源】中国科学报：中山大学物理学院副教授韩成成团队联合韩国基础科学研究院博士后Neil D. Barrie和美国加州伯克利大学及东京大学卡弗里数物连携宇宙研究机构教授Hitoshi Murayama（村山齐），在中微子质量、宇宙暴胀和重子不对称起源方面取得重要进展。相关研究近日在线发表于《物理评论快报》（Physical Review Letters）。
在粒子物理中，标准模型精确的描述了夸克轻子等微观粒子的相互作用。同时宇宙学标准模型也精确描述了宇宙早期至今的演化。但是仍然有很多问题亟待解决。例如，为什么中微子有微小的质量、宇宙早期的快速膨胀(暴胀)是如何发生的、为什么我们的可见物质是以重子物质为主，反重子却很少。
在本项研究工作中发现，如果在标准模型基础上只引入一个新粒子——希格斯三重态，上述三个问题将会得到同时解决。其中，中微子质量是由希格斯三重态的真空破缺产生，暴胀是由标准模型希格斯和希格斯三重态的混合态提供，而重子不对称性可以通过Affleck-Dine机制来实现，从而使得上述三个问题得到同时解决。
另一方面，该模型预言希格斯三重态只能衰变到两个轻子，从而为其在对撞机上的直接寻找提供了独特的检验信号，同时该粒子也可以在轻子味破坏的实验中进行间接寻找。此模型预言中微子必然是马约拉纳费米子，未来的无中微子双贝塔衰变实验将会对此预言进行验证。同时该模型预言的宇宙学信号也可以在未来的宇宙微波背景辐射实验LiteBIRD上进行检验。
在粒子物理中，标准模型精确的描述了夸克轻子等微观粒子的相互作用。同时宇宙学标准模型也精确描述了宇宙早期至今的演化。但是仍然有很多问题亟待解决。例如，为什么中微子有微小的质量、宇宙早期的快速膨胀(暴胀)是如何发生的、为什么我们的可见物质是以重子物质为主，反重子却很少。
在本项研究工作中发现，如果在标准模型基础上只引入一个新粒子——希格斯三重态，上述三个问题将会得到同时解决。其中，中微子质量是由希格斯三重态的真空破缺产生，暴胀是由标准模型希格斯和希格斯三重态的混合态提供，而重子不对称性可以通过Affleck-Dine机制来实现，从而使得上述三个问题得到同时解决。
另一方面，该模型预言希格斯三重态只能衰变到两个轻子，从而为其在对撞机上的直接寻找提供了独特的检验信号，同时该粒子也可以在轻子味破坏的实验中进行间接寻找。此模型预言中微子必然是马约拉纳费米子，未来的无中微子双贝塔衰变实验将会对此预言进行验证。同时该模型预言的宇宙学信号也可以在未来的宇宙微波背景辐射实验LiteBIRD上进行检验。
【桂图 • #新书推荐#】2022年4月新书推荐⑩
《对称与不对称》
作者：李政道
出版社：中信出版集团股份有限公司
出版时间：2021
索书号：O411.1/40-13
诺贝尔物理学奖获得者李政道物理科普代表作。对称展示宇宙之美，不对称生成宇宙之实。在探索宇宙的征途中，对称与不对称交相辉映，构成自然界的基本规律，成为指引人类探索大自然的灯塔。
《对称与不对称》
作者：李政道
出版社：中信出版集团股份有限公司
出版时间：2021
索书号：O411.1/40-13
诺贝尔物理学奖获得者李政道物理科普代表作。对称展示宇宙之美，不对称生成宇宙之实。在探索宇宙的征途中，对称与不对称交相辉映，构成自然界的基本规律，成为指引人类探索大自然的灯塔。
茧状的垂死的恒星可能造成困惑了科学家的突然明亮的爆炸
By Elizabeth Howell
2022/4/23
Science & Astronomy
快速蓝光瞬变是超热的、超快的并难以解释的。
新的研究提出令人费解的极快宇宙爆炸可能是源自垂死的恒星的爆发。
被标榜为快速蓝光瞬变（FBOT），因为它们的“蓝色”热和非常快速的演变，只有少数这些爆发已经被记录下来。（天文学家往往赋予它们一个令人回味的绰号比如“骆驼”或“考拉”）。
一个新的模型提出，这些爆发发生在一颗巨大和垂死恒星的混沌环境中。这样的恒星发射出强大的喷流，这随它的聚变降速撞击进层从恒星上脱落的气体层。该模型提出随茧变凉它迅速的释放热，这我们视为快速蓝光瞬变。
西北大学理论高能天体物理学家奥勒高特里在一份声明中说，“当我们计算了茧有多少能量时，原来是强大的就像一个快速蓝光瞬变一样”。
艺术家的围绕一颗垂死恒星的茧的印象。 (Image credit: Ore Gottlieb/Northwestern University)
快速蓝光瞬变在光学波长中最可见的，并且在几天内变化。它们迅速的变亮，然后逐渐褪去，比一颗超新星爆炸通常做的远更快。它们也对科学是新的，仅在四年前才首次被观察到。
科学家们已经对来解释这些诡异的爆发提供了其他起源故事。一些天文学家已经说快速蓝光瞬变可能被与伽马射线暴相关，伽马射线暴是另一组与垂死恒星相关的强大爆炸。这些被称为伽马射线暴的爆炸当巨大的恒星坍塌成黑洞时发生，产生伽马射线。
戈特利布说他不确定。虽然伽马射线暴和快速蓝光瞬变都以接近光速的速度移动并且有不对称的形状，但这两个显示之间有一个关键差异。他解释说“产生伽马射线暴的恒星缺乏氢，在快速蓝光瞬变中，我们到处看到氢。因此它不可能是同一现象”。
艺术家的印象显示早期宇宙中的两个星系。左边的璀璨爆炸是一个伽马射线暴。来自爆发的光在前往地球的途中穿过两个星系（在右侧框架之外）。(Image credit: ESO/L. Calçada)
高特里和他的合作者创造的模型解释这两种爆发方式（伽马射线暴和快速蓝光瞬变）之间的这种差异。科学家们争论，由于触发快速蓝光瞬变的富氢恒星在茧的最外层有气体，喷流不能穿透那么远由于层太厚。
高特里说，“这就是为什么它不能产生伽马射线暴的原因，在这些情况下，茧反而发射快速蓝光瞬变，这当喷流将它所有能量发送到气体茧中时发生，气体茧反过来发光”。
快速蓝光瞬变在射电波和X射线波中也是可见的，这些波似乎在这个模型中也有解释。随茧针对恒星附近的致密气体碰撞，随着恒星物质加热起来这种运动创造射电辐射。
X射线在这个过程中的后期来的，因为一个黑洞被从坍塌的恒星创造，来自黑洞的X射线据信从茧的随它膨胀的薄而弱的边缘漏出。
研究人员补充说，更多的观测数据将帮助确认该模型，并创建快速蓝光瞬变和伽马射线暴行为的更高级模拟。一项基于当前研究的研究于4月11日发表在皇家天文学会的月度通知上。
在 Twitter @howellspace跟随Elizabeth Howell. 在Twitter @Spacedotcom或 Facebook跟随我们。
https://t.cn/A66sXre3
By Elizabeth Howell
2022/4/23
Science & Astronomy
快速蓝光瞬变是超热的、超快的并难以解释的。
新的研究提出令人费解的极快宇宙爆炸可能是源自垂死的恒星的爆发。
被标榜为快速蓝光瞬变（FBOT），因为它们的“蓝色”热和非常快速的演变，只有少数这些爆发已经被记录下来。（天文学家往往赋予它们一个令人回味的绰号比如“骆驼”或“考拉”）。
一个新的模型提出，这些爆发发生在一颗巨大和垂死恒星的混沌环境中。这样的恒星发射出强大的喷流，这随它的聚变降速撞击进层从恒星上脱落的气体层。该模型提出随茧变凉它迅速的释放热，这我们视为快速蓝光瞬变。
西北大学理论高能天体物理学家奥勒高特里在一份声明中说，“当我们计算了茧有多少能量时，原来是强大的就像一个快速蓝光瞬变一样”。
艺术家的围绕一颗垂死恒星的茧的印象。 (Image credit: Ore Gottlieb/Northwestern University)
快速蓝光瞬变在光学波长中最可见的，并且在几天内变化。它们迅速的变亮，然后逐渐褪去，比一颗超新星爆炸通常做的远更快。它们也对科学是新的，仅在四年前才首次被观察到。
科学家们已经对来解释这些诡异的爆发提供了其他起源故事。一些天文学家已经说快速蓝光瞬变可能被与伽马射线暴相关，伽马射线暴是另一组与垂死恒星相关的强大爆炸。这些被称为伽马射线暴的爆炸当巨大的恒星坍塌成黑洞时发生，产生伽马射线。
戈特利布说他不确定。虽然伽马射线暴和快速蓝光瞬变都以接近光速的速度移动并且有不对称的形状，但这两个显示之间有一个关键差异。他解释说“产生伽马射线暴的恒星缺乏氢，在快速蓝光瞬变中，我们到处看到氢。因此它不可能是同一现象”。
艺术家的印象显示早期宇宙中的两个星系。左边的璀璨爆炸是一个伽马射线暴。来自爆发的光在前往地球的途中穿过两个星系（在右侧框架之外）。(Image credit: ESO/L. Calçada)
高特里和他的合作者创造的模型解释这两种爆发方式（伽马射线暴和快速蓝光瞬变）之间的这种差异。科学家们争论，由于触发快速蓝光瞬变的富氢恒星在茧的最外层有气体，喷流不能穿透那么远由于层太厚。
高特里说，“这就是为什么它不能产生伽马射线暴的原因，在这些情况下，茧反而发射快速蓝光瞬变，这当喷流将它所有能量发送到气体茧中时发生，气体茧反过来发光”。
快速蓝光瞬变在射电波和X射线波中也是可见的，这些波似乎在这个模型中也有解释。随茧针对恒星附近的致密气体碰撞，随着恒星物质加热起来这种运动创造射电辐射。
X射线在这个过程中的后期来的，因为一个黑洞被从坍塌的恒星创造，来自黑洞的X射线据信从茧的随它膨胀的薄而弱的边缘漏出。
研究人员补充说，更多的观测数据将帮助确认该模型，并创建快速蓝光瞬变和伽马射线暴行为的更高级模拟。一项基于当前研究的研究于4月11日发表在皇家天文学会的月度通知上。
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