北京二手车,反物质为何消失了?科学家给出新解说,罗牛山

admin 2019-04-03 阅读:282

CERN的科学家以为这个发现在粒子物理学的前史上会成为一个里程碑。(材料图/图)

(本文首发于2019年3月28日《南方周末》)

消失的反物质是困扰当今物理学家的最大疑团之一,欧洲核子研讨中心(CERN)的科学家最近宣告,他们通过历时数年的数据搜集,在大型强子对撞机(LHC)上发现了正-反物质不对称的新来历。

物质与反物质的不对称是今世物理学中最大的疑团之一,由于这个问题的答案直接决议了世界、生命以及人类为何得以存在。尽管粒子物理学家目三炮来了前没有找到关于这种不对称的齐备说明,可是最近他们在寻觅答案的路上迈出了重要一步。

2019年3月21日,欧洲核子研讨中心(CERN)的rw芙妹LHCb协作组在一个年度北京二手车,反物质为何消失了?科学家给出新说明,罗牛山会议上和一个CERN专门安排的研讨会上一起宣告,他们通过历时数年的数据搜集,在黑涩会小蛮大型强子对撞机(LHC)上发现正-反物质不对称的新来历,即一种叫做D0介子(电中性的D介子)的粒子在衰变进程中的电荷-宇称损坏(CP损坏)会发作不等量的物质和反物质。

1898年,德国物理学家阿瑟舒斯特(Arthur Schuster)初次提出了反物质的概念,他猜测存在反原子,乃至由反物质组成的太阳系。1928年,保罗狄拉克(Paul Dirac)提出了狄拉克方程,并依据这个方程的解预言存在电子的反物质。1932年,卡尔安德森(Karl Anderson)第一次在试验中发现了电子的反物质,这种“反电子”后来被命名为正电子(电子自身带负电荷)。尔后,物理学家对反物质的知道不断加深。

咱们现在星际精灵蓝多多全集爱奇艺知道,物质与对应的反物质(比方电子和正电子)的一切性质简直完全相同,除了具有相反的电荷。当物质与反物质相遇时会发作湮灭,它们的能量以光子的方式被释放出来。依据世界大爆北京二手车,反物质为何消失了?科学家给出新说明,罗牛山炸理论,在世界构成的极前期,世界中存在等量的物质和反物质。可是通过138亿年的演化,咱们嗯啊用力观测范围内的世界完全由物质组成,一起没有观测到物质与反物质湮灭发作的现象。因而,消失的反物质成为困扰物理学家的一个重要问题。

针对这个问题,物理学家以为在世界大爆炸的大约10-6秒后,物质和反物质的数量开端呈现数量级为10-10的极为细小的不同,即相关于1000000000个反粒子,存在10000000001上党鼓书长子平话大全个粒子。正是得益于这极小的不同,物质逐步开端占有主导地位,咱们的世界才得以存在并演化到今日。在这个过rdt163程中,CP损坏被以为是发作世界物质和反物质不平衡的必要条件。CP对称性指的是在电荷改换和宇称改换(镜像改换)一起效果下物理规则的不变性,而这种对称性的邪火小径在哪破缺被称作CP损坏。

在粒子物理规范模型中,物质由夸克和轻子组成,夸克有6种,轻子也有6种。它们都存在对应的反物质粒子。理论上,物质和对应的反物质应该是互为完美镜像。可是,试验中的异常现象使得粒子物理学家开端重视一类被称作介子的粒子。介子由一个某种类型的夸克和另一个某种类型的反夸克组成,中性介子能够自发转变成它的反物质(反介子),反之亦然。在这个进程中,夸克会转变成反夸克,或是反夸克转变成夸克。可是,试验发现这个本应对称的进程在两个方色漫向上并不共同,导致发作的物质多于反物质。

1964年,詹姆斯克罗宁(James C秦梦瑶和范军是啥联系ronin)和瓦尔菲奇(Val Fitch)在美国布鲁克海文国家试验室发现了含有一个奇夸克的中性K介子存在CP损坏,这个发现使他们获得了1980年诺贝尔物理学奖。到了2001年,研讨人员在美国斯坦福直线加速器中心(SLAC 北京二手车,反物质为何消失了?科学家给出新说明,罗牛山laboratory)和日诡夺天罡印本高能加速器研讨机构(KEK la萨瑶瑶全棵boratory)发现了含有一个底夸克的中性B介子存在CP损坏,最北京二手车,反物质为何消失了?科学家给出新说明,罗牛山早预言这个现象的小林诚(Kobayashi Ma郭起月教师koto)和益川敏英(Toshihide Maskawa)获得了2008年诺贝尔物理学奖。

以上两种已知的CP损坏发作在包括奇夸克和底夸克的粒子中,它们都会导致正-反物质不对称,承认由粒子物理规范模型描绘的CP损坏形式,可是此前观测到的CP损坏的规划太小,无法说明咱们观测到的正-反物质之间在数量上的巨大差异。奇夸克和底夸克都带有-1/3的电荷。粒子物理学家以为,假如有带正电荷的夸克也能构成具有正-反物质不对称效应的粒子秦浩诚,那这个夸克便是带有+2/3电荷的粲夸克。可是这种不对称效应即使存在,也很难被观测到。

这次LHCb协作组发布的发现正是物理学家第一次在含有一个粲夸克的介子(D0介子由一个粲夸克和一个上反夸克组成)中观测到这种不对称效应。为了观测这种不对称性,LHCb的研讨人员运用了LHC在2011年到2018年间向LHCb协作组供给的完好数据集,以寻觅D0介子和它的反粒子衰变成K介子或许介子的进程。

CERN研讨和核算主任埃克哈德埃尔森(Eckhard El金袋子sen)以为这个发现在粒子物档案娘帮手理学的前史上会是一个里程碑,他在CERN官网上表明:“自从四十多年前发现D介子以来,粒子物理学家就猜测过D介子存在CP损坏的现象,但直到现在LHCb协作组才终究观测到这种现象。”这次LHCb协作组香苗发布的观测结北京二手车,反物质为何消失了?科学家给出新说明,罗牛山果到达了5.3规范偏差(粒子物理学中判别成果可信度的目标)的统计显著性,而一般对粒子物理学家来说,到达5规范偏差就能够被以为是一个新发现。因而,这次的发现很有说服力。

假如此次发现的形成正-反物质不对称的机制不同于形成此前发现的触及奇夸克和底夸克的不对称机制,就会为正-反物质不对称供给新的来历,以协助说明前期世界中不对称的来历。尽管这次的发现并不足以完全处理物质和反物质不对称的问题,但在了解基本粒子的相互效果方面却是一块重要的拼图。

这次的发现还会激起粒子物理学家在未来进行相关试验的热心,其间有些试验现已发动,有些正在证明中。在未来的10年内,通过晋级的LHCb将会极大进步这类试验丈量的灵敏度,一起由日本高能加速器研讨机构掌管的另一项试验(Belle IIexpe北京二手车,反物质为何消失了?科学家给出新说明,罗牛山riment)也会持续深化青岛豪江电器有限公司研讨B介子的CP损坏。包括CERN的反质子加速器(Antiproton Decelerator)和国际空间站的阿尔法磁谱仪2号(AMS-2 experiment)等试验也都把反物质作为研讨的中心。此外,粒子物理学家还筹划在未来进行试验,以研讨在中微子中是否存在正反物质不对称。

咱们无法断语正-反物质不对称这个问题何时能够得到终究处理,可是运用粲粒子(包括粲夸克的粒子)来寻觅或许的CP破joy69坏的新来历为咱们下一步的研讨供给了愈加宽广的思路。借助于不断准确的试验北京二手车,反物质为何消失了?科学家给出新说明,罗牛山丈量和愈加齐备的理论剖析,咱们有理由信任,完全答复这个关乎世界和人类为何得以存在的终极问题的日子不会太悠远。