大爆炸、CPT与中微子暗物质

我们研究了大爆炸前的宇宙是大爆炸后宇宙的$CPT$反射这一想法（经典和量子意义上），因此宇宙并不自发破坏$CPT$。我们展示了$CPT$对称性如何在$CPT$不变的宇宙学背景时空上为量子场选择了一个优先真空态。大爆炸前的宇宙和大爆炸后的宇宙可视为一个宇宙/反宇宙对，直接进入我们观测到的热的辐射主导时代。这进而为宇宙暗物质提供了极其经济的解释。在爱因斯坦引力和标准粒子物理模型（包含右手中微子）之外无需额外场，一个$\mathbb{Z}_{2}$对称性稳定了其中一个右手中微子。我们详细计算了其丰度，并表明为了匹配观测到的暗物质密度，其质量必须为$4.8\times10^{8}~{\rm GeV}$。我们获得了几个进一步的预言，包括：(i) 三种轻中微子是马约拉纳粒子；(ii) 其中一种严格无质量；(iii) 在没有宇宙暴胀时期的情况下，不应存在原生长波长引力波。我们还简要讨论了该图像中物质-反物质不对称性的自然起源以及解释宇宙学扰动的可能性。