重子声波振荡物理机制

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精选答案

重子声波振荡

在物理学中，基本粒子根据质量的大小可分为重子和轻子两类。重子是指质子、中子这样的大质量粒子，而轻子则指电子、中微子这样的小质量的粒子。

宇宙诞生的早期，温度很高，氢原子处于电离状态。在这样的宇宙中，只存在暗物质、光子以及由致密的重子和电子混合而成的一种与现在固体、液体和气体不同的第四态物质——等离子体。

最初，宇宙所有的物质和暗物质虽然在整体上是均匀分布的，但是局部地区的密度却有细小的涨落。密度稍大的地方，引力较大；密度稍小的地方，引力则稍小。暗物质比重子等普通物质重6倍，它们在自动聚团的同时，其引力也在诱使等离子体向密度较高的区域聚集。

不过，光子的存在使情况变得复杂。光子对于暗物质完全没有影响，但浓密的光子会与电子、重子耦合形成一种“等离子体—光子”流体，在等离子体中密度大的地方，虽然引力大，但光子与质子、电子相互之间又有排斥力，这样等离子体就会像被压紧了的弹簧，向外反弹。弹到一定程度后，排斥力小于引力时，引力又会把这些等离子体压缩回去。

这样引力与排斥力一压一弹，就会产生物质疏密的振荡，由于这种振荡伴随着质子等重子的聚集和扩散，所以叫重子振荡。这个原理与声音在空气中传播引起疏密振荡的原理相同，因此天文学家把重子振荡产生的波叫做重子声波。