反物质 规则违逆 物质与反物质确实全然相反吗? 086 Science and technology - Antimatter.mp3 Mar 10th 2012 | from the print edition 宇宙是物质组成的,这一点是显然的。但让物理学家感到困惑的是为什么会这样。他们对宇宙基本原则的最佳解释是名为“标准模型”的理论;根据这一理论,宇宙大爆炸应产生相等数量的物质与反物质。但众所周知的是,物质与反物质一经接触即告湮灭,在喷射出纯能量的同时消失。因此,如果初始状态这两者数量相等,宇宙便将充斥着光能,没多少其它的东西。 但实际情况并非如此,究其原因,一定是物质与反物质实际上并非全然相反;而在它们的这种不平衡中存在某种玄机,允许物质占据优势。所以,这种玄机到底是什么,便成了一个非常有趣的问题。有几个实验科学家团队正在研究这一问题,其中两个刚刚宣布了他们的最新结果。它们一个是在日内瓦附近的欧洲核子研究中心(CERN)工作的团队,另一个是在芝加哥郊外的费米实验室(Fermilab)。 在CERN工作的团队名为阿尔法合作(ALPHA collaboration),研究的是反氢原子。在这些原子中,一个带正电荷的反电子(又称正电子)围绕一个带负电荷的反质子旋转。去年ALPHA成功地使用磁阱,创纪录地令反氢原子存活长达16分钟之久。这一时间足以让反氢原子弛豫,回到基态,即它们可能达到的能量最稳定状态。物理学家因此可以检测反氢原子,因为处于基态的反氢原子不会在原子内部发生令人迷惑的变化。现在ALPHA团队在《自然》杂志上发表论文,宣布他们已经进行了第一种检测。他们使用微波光子轰击反氢原子,并观测这些原子在轰击过程中的表现是否与普通氢原子的表现互成镜像。 令人失望的是,回答是肯定的。以合适频率的微波轰击普通氢原子可以反转其中电子的自旋,使其跃迁离开基态。在实验精度可以达到的范围内,正电子的自旋反转似乎与电子的自旋反转发生在同一微波频率上。也就是说没有发现不平衡。 但使用费米实验室的对撞机(CDF)的研究人员似乎确实证实了物质与反物质之间的差异。他们一直在研究一种叫做电荷共轭宇称(CP)违逆的不平衡形式。标准模型允许少量这种违逆存在,但远未达到可以解释物质在宇宙中占据优势的程度。CDF团队认为,他们在一种名为D0-介子的粒子中发现的违逆比允许量多出了一点。 D0-介子衰变时会产生叫做π介子和K介子的子粒子。根据标准模型,物质与反物质形态的D0-介子衍生出的这两种子粒子应该有相同的比例。去年CERN的结果显示出不同的比例,这意味着CP违逆的新来源。费米实验室的正负质子对撞机(Tevatron accelerator)在关闭前得到过一些实验数据,但未加分析; CDF团队现在分析了这些数据,其结果支持CERN的上述观点。但即使这一额外的CP违逆得到证实,它依旧过于微小,无法解释宇宙的存在。但这会是在标准模型盔甲上砍开的一道裂纹,人们或许可以沿着这道裂纹插入一根撬棍,得到更多的解释。 |
悠悠万事97 发表于 2012-3-11 06:09
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This, in turn, makes them open to physicists’ probings, because there are no conf ...
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