宇宙微波背景（CMB）是科學家認為在宇宙大爆炸後僅38 萬年的時候，剛冷卻到足以讓離子和電子結合形成原子的時刻，宇宙內傳播的光線。

近期一份發表在《物理評論快報》（Physical Review Letters）上的研究，發現了宇宙微波背景數據中存在偏光效果。研究者認為，這意味著宇稱守恆（parity symmetry）理論將被打破，必須有新的物理學理論才能對其作出解釋。

現代物理學的標準模型裏面提到了宇稱守恆，稱如果把宇宙翻轉，宇宙將呈現鏡面效應，所有的物理學定律仍然適用。而放射衰變中亞原子粒子間的弱相互作用，是這個理論範圍內唯一允許的例外情形。再發現其它任何打破宇稱守恆的例外情形，都將超出物理學標準模型能夠解釋的範圍。也就說，那就需要構建新的物理學理論。

這份研究發現，宇宙微波背景數據中存在異常的偏振光現象。偏振光現象就是當光線照射在某種物體上被偏向某個方向折射的現象。玻璃、水面都會偏折光線，比如人們熟悉的偏光太陽鏡，正是這個原理在生活中為人們帶來方便的例子。彩虹則是自然界偏光效果的例子。

在宇宙的初期，也就是前面提到的大爆炸後只有38 萬年的時間點，科學家推測那時的宇宙高溫、高密度，不存在任何原子。那時的宇宙充滿了質子、電子、電離態的等離子體等，不透明，像一團濃霧的狀態。在這之後，當宇宙降溫到一定的程度，質子和電子才會結合誕生中性的氫氣原子，這時候宇宙才開始透光，也就是光子才能開始自由地傳播。

在這個關鍵的過程中，科學家猜測，光子撞上電子將發生折射，導致宇宙微波背景光線出現偏光的效果。所以這部份偏光效果蘊藏了早期宇宙那個關鍵的過渡階段的信息。科學家特別關注這些光線是否偏轉了一個角度。

科學家將這個角度稱為β，認為它將透露暗物質和暗能量與早期宇宙光線CMB互動的信息。「如果暗物質或暗能量與宇宙微波背景光線的互動，存在任何打破宇稱守恆的現象，我們從偏振數據中將能夠找到特徵。」主要研究者之一日本高能促進劑研究組織（High Energy Accelerator Research Organisation）的米那米（Yuto Minami）說。

以前，科學家不明確數據中看到的偏光特徵，是由於探測器角度的偏轉造成，還是光線數據內真正的β偏轉角。

這個研究組發現一個辦法，利用相同的探測器觀測來自銀河系的光線。因為銀河系內的光線抵達地球的路程相對很短，可以忽略受到暗物質或暗能量的影響，觀測這些數據中出現的任何偏轉，都說明是觀測儀器的偏轉。

CMB數據值得繼續鑽研

於是研究人員從CMB 數據中扣除儀器的偏轉，剩餘的部份就是科學家想了解的宇宙早期光線的β偏轉。

研究稱，使用這個辦法得到的β 偏轉值不是零，確定性為99.2%。這看起來很高，但是要宣佈有新的物理發現，確定性必須達到99.99995%。

研究者表示，這項發現意味著，CMB數據是值得研究人員繼續鑽研的方向。另一位研究者日本卡夫里宇宙物理與數學研究所（Kavli Institute for the Physics andMathematics of the Universe）的天體物理學家小松榮一郎（Eiichiro Komatsu ）說：「很明顯我們還未找到可以宣佈物理學新發現的確鑿證據，但是我們很興奮，因為我們的新方法終於讓我們實現了原本不可能進行的測量，而且看到這可能蘊藏著新的物理學問題。」◇

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