宇宙学中的一个关键谜题可能通过2012年发现的希格斯玻色子得到解答——现在它是10月8日2013年诺贝尔物理学奖的主要竞争者。
两位物理学家认为，希格斯在早期宇宙中发挥了关键作用，产生了观测到的物质和反物质粒子数量之间的差异，并决定了神秘暗物质的密度，暗物质构成了宇宙中五分之六的物质。
在《物理评论快报》接受发表的一篇论文中，密歇根大学安娜堡分校的肖恩·图林和西班牙巴塞罗那加泰罗尼亚研究所的杰拉尔丁·瑟文特表示，早期宇宙中可能存在希格斯玻色子和它的反物质对应物反希格斯之间的不对称性。
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人们认为希格斯目前没有反粒子，但标准的宇宙学模型允许在极早期的宇宙中存在希格斯玻色子和反希格斯玻色子。图林和瑟文特的想法是，这些粒子的数量之间存在不平衡。希格斯与普通物质相互作用，而希格斯和反希格斯粒子数量的不平衡可能转化为物质和反物质数量的不对称性。“我们真的让希格斯成为关键角色，而在许多其他宇宙学理论中，它只是一个副产品，”图林说。
该团队将这个想法称为希格斯创生，这个名称来源于重子创生，重子创生是一个被提出来创造更多重子（包括质子和中子的粒子）而不是反重子的早期宇宙过程。“希格斯创生是一种替代方案，”图林说。
缺失的粒子
图林和瑟文特表明，如果希格斯也与暗物质相互作用——例如，在它衰变时产生暗物质粒子——它可以产生暗物质与可见物质的比率，这与我们今天在宇宙中看到的一致。瑟文特说，希格斯以这种方式相互作用的一个后果是对暗物质进行新的潜在测试，而暗物质迄今为止已被证明难以直接观察到。当希格斯在欧洲粒子物理实验室 CERN（位于瑞士日内瓦附近）的大型强子对撞机中衰变成其他粒子时，它偶尔会形成无法被探测到的暗物质粒子。瑟文特说，尚未对大型强子对撞机的希格斯衰变进行足够仔细的研究以判断这种情况是否正在发生，但未来可能会进行研究。
其他小组也在研究希格斯创生。7月，法国里昂大学的理论家萨查·戴维森和她的同事在预印本服务器arXiv上上传了一篇论文，研究了在早期宇宙中产生希格斯和反希格斯之间不对称性所需的条件，这种不对称性将启动希格斯创生。他们发现一个相对简单的理论——其中粒子物理学的标准模型包括所有正常粒子，以及两个希格斯和一个额外的、不可观测的类希格斯粒子——可以产生瑟文特和图林提出的那种不对称性。
加州大学欧文分校的理论物理学家马诺伊·卡普林加特喜欢图林和瑟文特的提议，因为它很简单。“我们知道希格斯存在，我们知道有暗物质和物质-反物质不对称性，他们试图将三个经验事实放在一起，”他说。“这是一种最小的方法，这使得它很有趣。”
本文经《自然》杂志许可转载。这篇文章于2013年10月4日首次发表。