这是一个困扰人类数千年的问题，现在南安普顿大学和印度理工学院坎普尔分校的两名研究人员提出了一个答案，涉及一种物理学家几十年来一直礼貌地忽视的粒子：“脱耦”重中微子。这项发表在《物理评论快报》上的理论表明，这种被忽视的中微子近亲可能是物质在大爆炸中幸存而反物质没有幸存的决定性因素。

问题很直接，甚至令人不安：早期宇宙产生的物质和反物质数量几乎相等。当两者相遇时，它们会在能量爆发中相互湮灭。如果数量完全平衡，几乎所有物质都会消失，没有恒星，没有行星，更不用说——没有人来思考恒星和行星的缺失。

于是脱耦重中微子登场了，这是一种假设的普通中微子的较重表亲——普通中微子已经以极轻和极少与普通物质相互作用而闻名。“脱耦”变体通常被认为与其他粒子的联系太弱，无法影响任何重要事物。几十年来，它一直是粒子物理学中的背景临时演员。

但根据新的计算，其异常长的寿命改变了数学。该粒子可能存活足够长的时间，在宇宙在大爆炸后冷却时暂时主导宇宙的能量密度，引发了一个物质主导时期，改变了早期宇宙的演化方式。

该研究的作者、南安普顿大学的里沙夫·罗尚博士直言不讳：“这种脱耦重中微子长期以来一直被视为粒子物理学中无关紧要的背景细节。然而，它衰变极其缓慢。随着宇宙在大爆炸后冷却，该粒子存活足够长，暂时接管了宇宙的能量密度，并引发了一个物质主导时期。”

此前解释物质-反物质不对称的尝试通常完全忽略这种粒子，理由听起来合理：相互作用如此微弱的东西几乎不可能影响造成不平衡的过程。新研究挑战了这一假设，发现即使相互作用极弱的粒子也可能间接影响物质获得关键优势的条件。

“我们存在这一事实本身就证明物质和反物质之间发生了不对称，”罗尚补充道。“脱耦中微子改变了早期宇宙中基本粒子——如电子和其他轻子——在标准模型希格斯玻色子帮助下与其反粒子相互作用的温度。这个温度就像一个开关，塑造了物质-反物质不平衡的建立方式。”

希格斯玻色子是与赋予许多基本粒子质量的机制相关的基本粒子。在研究人员的情景中，重中微子改变了涉及希格斯粒子的关键粒子相互作用的温度条件，有效地改变了这些相互作用发生的时间，并影响了不平衡的发展方式。换句话说，长期被视为无足轻重的东西可能帮助决定了宇宙为何包含物质。

该理论还对宇宙最早阶段的膨胀方式有启示。研究合著者、印度理工学院坎普尔分校的苏迪普塔·肖博士表示，研究结果表明这个被遗忘的粒子可能极大地改变了年轻宇宙的膨胀历史。“它为我们提供了物质如何获胜的新解释，”他说。“早期宇宙膨胀的剧烈变化留下了独特但可探测的变化印记，例如在原始引力波上。这些引力波特征为我们开辟了新的途径来解开