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反物质上哪去了?欧洲强子对撞机发现新线索

2021-01-25 07:45:46    来源:书生家电网    浏览次数:    字号:TT

  科学家发现能探测到的所有粒子,都存在其对应的反粒子,即特性一模一样,只是带相反电荷的粒子。科学家把这两种物质分别称为正物质和反物质。还认为,当正物质遇到反物质将发生“湮灭”,消失成为一道能量。

反物质上哪去了?欧洲强子对撞机发现新线索

  可是,按照大爆炸诞生宇宙的理论,大爆炸将生成对等数量的正物质和反物质。那么二者遇到将全部湮灭。然而今天我们看到的宇宙中,几乎找不到反物质的踪影,至今科学家只在一些放射性衰变过程和宇宙射线中发现一些反物质。那反物质上哪儿去了,大爆炸之后发生了什么事情?这一直是物理学上最大的难题之一。

  最近,拥有世界上最大粒子加速器的欧洲核研究组织在正物质和反物质的研究上,发现了能够解释这个疑问的一点新的线索。

  科学家对这个问题提出了一个大概的解释,认为大爆炸后在那个又高温又高密度的状态下,一定存在某种变化过程,更容易产生正物质,导致正物质相比反物质出现少量盈余。随着宇宙的降温,所有的反物质都和等量的正物质发生湮灭而被销毁,最后盈余的那部分正物质,生成了现在我们看到的宇宙。

  具体是怎样的过程才会导致正物质出现盈余,现在还不明确,也是过去几十年来物理学家在钻研的问题。

  新研究发现了什么呢?这得从已知的正反粒子振荡、正反粒子衰变差异说起。

  正反粒子振荡过程的衰变差异

  夸克是现在科学家追踪到的组成物质的最基本粒子。科学家从夸克入手研究正物质和反物质的区别。夸克有上、下、顶、底、粲和奇六种味态,每种味态的夸克都有它们对应的反夸克。

  普通物质原子核内的质子和中子由上夸克和下夸克构成,其它夸克则由高能物理过程产生,比如欧洲核研究组织的大型强子对撞机。

  科学家把由一个夸克和一个反夸克组成的粒子称为介子,并发现四种中性介子很特别。1960年,科学家第一次观察到,这些介子能够自发地变成自己的反粒子,再变回来,也就是说在正反粒子之间出现来回的振荡。

  由于它们不稳定,在振荡过程的某个阶段它们将衰变成更稳定的粒子,而正介子和反介子的衰变过程存在着细微的不同。卡比博-小林-益川矩阵就是描述振荡和衰变规律的框架理论。

  该理论提出,由于振荡过程中正反粒子衰变的不同,导致正物质稍微多一些,但是,这个差别还不足以解释当今宇宙正物质的富余。

  所以,科学家仍在寻找究竟还有哪些不知道的基础物理过程,才能解释这个谜题。

  新发现是什么?

  欧洲核研究组织的大型强子对撞机研究Bs介子衰变成一对带电K介子的过程。不同的质子相撞产生的B?s介子,每秒钟可在自身和反粒子之间来回振荡3万亿次。

  不同的质子对撞除了产生Bs介子,也会产生Bs介子的反粒子,也会经历类似的振荡。研究人员由此将正介子和反介子的特性进行对比。

  结果发现,其中一种介子的衰变率稍微高一些。研究称,这是第一次观测发现正反Bs介子的衰变,在振荡过程中出现的不对称现象。

  研究称,这项发现是正反物质差异研究上的一项里程碑,而且他们测量得到了不对称性的幅度。这一数据有助于测量完善这一理论的多个参数。

  英国格拉斯哥大学粒子物理学教授埃克伦德说,从多个不同的角度调查正反物质不对称的机制,将帮助科学家找到这个谜题的根本答案。“从最小粒子层面研究,是我们了解大范围宇宙的最佳途径。”

【姜鑫】   相关搜索:电子变色龙iPad电子教学电子游戏利弊
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