为什么不是反物质主宰宇宙？
为什么不是反物质主宰宇宙？Original: 博科园 科学科普
天文物理
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锡拉丘兹大学艺术与科学学院的物理学家证实，对于含有迷人夸克的基本粒子，物质和反物质衰变方式是不同的。著名教授谢尔顿·斯通表示：这一发现尚属首次，尽管此前曾在具有奇异夸克粒子中观察到物质-反物质的不对称性。和学院高能物理(HEP)研究小组成员首次以99.999%的确定性测量了D0介子和反D0介子转化为更稳定副产物的方式差异。介子是由一个夸克和一个反夸克组成的亚原子粒子，通过强相互作用而结合在一起。https://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_jpg/OOCfia0dzt0V1X7iaicPcqSuJjc53Iicib9oufcFgibwN0sc7K3Jbb3qLa0zSQl2VNTgAF0IxsrMemvHhfHy8D4ibMy0A/640?wx_fmt=jpeg博科园-科学科普：在瑞士日内瓦欧洲核子研究中心(CERN)实验室与人合作进行大型强子对撞机(LHCb)实验的斯通说：人们曾多次尝试测量物质-反物质的不对称性，但到目前为止，还没有人成功，这是反物质研究的一个里程碑。这些发现可能还表明了标准模型之外的新物理学，标准模型描述了基本粒子之间如何相互作用。在那之前，需要等待理论尝试以不那么深奥的方式解释观测结果。物质的每一个粒子都有相应反粒子，它们在任何方面都是相同的，但带着相反的电荷。https://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_jpg/OOCfia0dzt0V1X7iaicPcqSuJjc53Iicib9outMr6DswLYFrJJ0C8Vz5bHCPzJyo2GDoicLMvMbHGxSKF5tAgImicwZsg/640?wx_fmt=jpeg例如氢原子和反氢原子的精确研究表明，它们与十几亿小数点后的数相似。当物质和反物质粒子接触时，它们会以能量的爆发相互湮灭，就像140亿年前的大爆炸一样。美国物理学会(American Physical Society)的成员斯通(Stone)说：
这就是为什么在宇宙中自然存在的反物质如此之少。斯通脑子里的问题涉及到物质和反物质相同但对立的性质。如果同样数量的物质和反物质在宇宙诞生时爆炸而存在，那么除了纯粹的能量，就不会留下任何东西，显然，这并没有发生。https://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_jpg/OOCfia0dzt0V1X7iaicPcqSuJjc53Iicib9ou7KLCPllO3TelEyHIYhCPs9dM0FYLjxbTx3B29frV0xk4XoWO3ndAgw/640?wx_fmt=jpeg图示：CP对称变换将一个粒子与其反粒子的镜像交换。LHCb的合作观察到，这种对称性在D0介子(图中右边的大球体)和它的反物质对偶物反D0(图左边的大球体)衰变为其他粒子(小球体)时被破坏。击穿程度是根据每一种情况下衰变数的不同而推断出来(竖线，仅供举例说明)。图片：CERN
LHC一直在寻找物质和反物质的细微差别，以理解为什么物质如此普遍。答案可能就在欧洲核子研究中心。在那里，科学家们用大型强子对撞机(LHC)将质子撞在一起，创造出反物质。大型强子对撞机产生的能量越多，在碰撞过程中形成的粒子和反粒子质量就越大。正是在这些碰撞的碎片中，雪城大学HEP小组的博士后Ivan Polyakov等科学家在寻找粒子成分。我们的世界里没有反物质，所以必须人工制造反物质。这些碰撞的数据使我们能够将不稳定粒子衰变和转化映射成更稳定的副产品。https://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_jpg/OOCfia0dzt0V1X7iaicPcqSuJjc53Iicib9ou8UlWZSmoYkfkzqcHB3U36Qic8TicrOH6em6ia9GdeA2nmCpCZXDgEvudw/640?wx_fmt=jpegHEP因其对夸克(构成物质的基本粒子)的开创性研究而闻名。HEP还对迷人的夸克感兴趣，尽管夸克的质量相对较高，但它在衰变为更稳定的物质之前，只是短暂存在。最近，HEP研究了同一粒子的两个版本。其中一个版本包含一个璨夸克和一个上夸克的反物质版本，称为反上夸克。另一个版本有反璨夸克和上夸克。利用大型强子对撞机的数据，确定了这两个版本的粒子，并计算了每个粒子衰变成新副产品的次数。https://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_jpg/OOCfia0dzt0V1X7iaicPcqSuJjc53Iicib9ou4B5p990G5CG1iaLpmQyISntmjoOMIjketVJDvFZLQvbbtTpDHDgFl2g/640?wx_fmt=jpeg这两种可能结果的比例对于两种粒子来说应该相同，但是发现它们的比例相差了大约0.1个百分点。这证明了迷人的物质和反物质粒子并不是完全可以互换的。粒子表面看起来是一样的，但内部行为却不同，这就是反物质之谜。物质和反物质行为不同的观点并不新鲜，先前对奇夸克和底夸克的粒子的研究证实了这一点。这项研究的独特之处在于，这是第一次有人目睹璨夸克粒子不对称：这将载入史册。https://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_jpg/OOCfia0dzt0V1X7iaicPcqSuJjc53Iicib9ou5KUmccmo5Zleamj4ia35swhyWsmJoOuXOkflDSBL94blo6IKvVgyv7g/640?wx_fmt=jpeg博科园｜研究/来自: 锡拉丘兹大学
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