物質—反物質不對稱

有一個基本到容易被忽略的事實：世界由物質構成，幾乎沒有反物質。每一顆恆星、每一顆行星、你自己的身體——統統是物質，而反物質只在宇宙線裡、實驗室實驗裡、以及某些放射性衰變裡短暫地露個臉。然而物理學最深層的原理在兩者之間幾乎是一碗水端平的。那麼宇宙為什麼會變得如此一邊倒？為什麼會有由物質構成的「東西」存在，而不是一個把自己抹得乾乾淨淨的宇宙？

把時鐘往回撥，這個謎就變得尖銳起來。在熾熱的早期宇宙裡，物質和反物質本應以幾乎相等的數量被造出來，而當一個粒子遇到它的反粒子時，兩者會湮滅成純粹的光。如果帳目分毫不差地平了，那麼每一個物質粒子都會找到一個反物質的搭檔，雙雙消失，於是今天的宇宙就該是一鍋冰冷的輻射，沒有原子——沒有星系、沒有行星、也沒有我們。我們能在這兒，就意味著當初有過一點點盈餘：大約每十億個反物質粒子，就對應約十億零一個物質粒子。在那場大湮滅之後，這十億分之一的剩餘，變成了我們今天看見的一切。

要產生這樣一點盈餘，需要三樣具體的配料，由安德烈·薩哈羅夫一一列出：能改變物質淨數量的過程、物質與反物質行為上的差異（叫做 CP 破壞）、以及一段宇宙處於失衡狀態的時期。標準模型裡確實含有一小撮 CP 破壞，已在某些介子的衰變中觀測到，但它遠遠不足以解釋我們看到的這點盈餘——差了好多個數量級。這個虧空是「標準模型之外還有新物理」的一個明確暗示，也是實驗如此賣力地搜尋新的 CP 破壞來源（尤其是在微中子之中）的原因之一。