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拓也哥 矛盾大对决正反物质不对称基本粒子粒子宇称技术的新证据

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    资料来源:最近,欧洲核研究中心(CERN)宣布,在大型强子对撞机(LHC)上进行的LHCB实验发现了D介子的正反物质不对称性,并表示这一发现“肯定会被写入粒子物理教科书”。这一发现被CERN研究和计算主管埃克哈德·埃尔森称为“粒子物理学史上的里程碑”。科学家们发现了什么?为什么这个发现如此重要?为了解决这些问题,《中国科学杂志》采访了中国科学院高能物理研究所副研究员李一明和意大利核物理研究所博士后陈福珍。尽管科学研究依赖于想象,“地图”和“不对称”,但粒子物理学家并不是在空中飞行。他们有一个“地图”——粒子物理的标准模型,描述了强相互作用、弱相互作用和电磁力的三种基本力,以及构成所有物质的基本粒子。然后,他们根据图索集解释了未知的情况,并画出了越来越薄的地图。根据地图,科学家解释了世界是如何形成的。陈告诉记者,在大爆炸开始时,宇宙是一个热纯能量奇点。随着宇宙的膨胀和冷却,宇宙中的能量转化为大量的正负粒子对,此时正负物质的总量是相同的。然后,大量的正负粒子相互复合,湮灭成光子。经过长时间的重复,它们的能量最终成为整个宇宙的微波背景辐射。然而,在这个过程中,正负粒子的行为略有不同。在每十亿个正负粒子的湮灭过程中,一个正粒子被保留下来,最终构成了今天宇宙中的所有物质。也许起初只是科学家们的想象,但后来他们确实找到了证据。1956年,30岁的李正道和34岁的杨振宁在质疑弱相互作用中的宇称守恒时提出了宇称不守恒定律,质疑传统的宇称守恒定律,认为宇称在弱相互作用中不保守。”对等非守恒是指微观世界中“左”和“右”是不对称的。例如,微观粒子有一个叫做螺旋度的属性,可以分为左手和右手。然而,一种叫做中微子的微观粒子都是左手的。世界上只有左手中微子,但没有右手中微子。陈福珍说。在李正道和杨振宁之前,粒子物理学家确实证实了强相互作用和电磁力中的宇称守恒,但弱相互作用中的宇称守恒尚未得到证实。本文对这一传统提出了质疑,使李阳在第二年获得了诺贝尔物理学奖。在验证了李阳假设之后,科学家们开始研究“电荷宇称不守恒”(也称为CP破坏),并探索正负物质之间的差异。电荷宇称不守恒意味着一个粒子的衰变与它的反粒子不同,比如左手中微子和右手中微子之间的差别。”陈福珍说。在期待已久的粒子物理学家的“地图”上,有一类基本粒子参与了称为“夸克”的弱相互作用。夸克有六种。根据理论预期,在奇夸克、魅力夸克和底夸克三个强子系统中可以观察到电荷宇称不守恒。在20世纪60年代,科学家们首次在含有一个奇怪夸克的K介子中观察到电荷宇称不守恒。在本世纪初,美国和日本的B工厂发现了含有底夸克的B介子的电荷平价不守恒,这证实了导致世界上存在6夸克的机制。”介子是由一个正夸克和一个反夸克组成的粒子。在标准模型中有许多由不同夸克组成的介子。这两项发现分别获得了1980年和2008年的诺贝尔物理学奖。因此,具有魅力的夸克介子的电荷宇称不守恒已经成为一种预期的现象,但还没有经过实验验证。LHCB实验的目的之一是研究电荷偶不守恒,并了解宇宙中正负物质不对称的来源。”与奇数夸克和底夸克相比,验证电荷要困难得多。

    

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