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美首次觀察到(dào)粲誇克與反粲誇克“混合”

發(fā)布(bù)時間:2014-01-08 作者: 來源:科技日報 瀏覽:1480

      據美國趣味科學網(wǎng)站1月3日(北京時(shí)間)報道,美國費米國家加速器實驗室的科(kē)學家宣稱(chēng),他們首次觀察到了(le)粲誇克(charm quark)衰變成其反粒子(反粲誇克)現象。1974年,科學(xué)家首(shǒu)次預測了這種名叫“混(hún)合”的現象,但至今實驗室未觀察(chá)到。科學家們表示,最新實驗不僅有助於回答為什(shí)麽宇(yǔ)宙由物質組成這個問題,而且,也有可能找到新粒子存在的證據。研究發表在最近出(chū)版(bǎn)的《物理評論快報》上。
      誇克是(shì)一種基本粒子,也是構成(chéng)物質的基本單元,存在著6種誇克:上誇(kuā)克、下誇克、頂誇克、底誇克、奇(qí)誇克和粲誇克。一個質子由兩個上誇克和一個下誇克(kè)組成,而理論預言傳遞強相互作用的膠子(Gluon)也由(yóu)誇克組成。
      在費米實驗室的粒子加(jiā)速器內,兩個質子以接近光速相互(hù)碰撞(zhuàng),隨後爆炸成一團包含有不同類(lèi)型誇克的粒子雲。兩(liǎng)個質子相互碰撞會產生足夠高(gāo)的能量,使誇克重新組合(hé)成介子(meson),其由一個誇克和一個反(fǎn)誇克組成。介子和這種高能碰撞產生的大部分粒(lì)子的壽命都很短暫,很快會衰變成其(qí)他類型的粒子。科學家們這次在實驗中不僅觀察到了粲誇克,也發現(xiàn)粲誇克自發地變(biàn)成反粲誇克。
      粒子物理學標準模型預測,粲誇克可能會采用這(zhè)種方式衰變,但迄今為止,科學家們從未觀察到這一現象(xiàng)。而且,這種誇克“混合”的數學計算非(fēi)常(cháng)複雜。該研究的合作者、美國韋恩州立大學的物理學家保羅?卡新說(shuō):“標(biāo)準模型存(cún)在的一個問題是,其方程式並沒有簡(jiǎn)單的解。在高能實驗中,很(hěn)難對包括強相(xiàng)互作用(yòng)在內的情況進行計算。”
      對粲誇(kuā)克和反粲(càn)誇克之間(jiān)的轉換進行觀察,或許(xǔ)還能為我們提供有關“丟失的反物質”的證據。如果它們的行(háng)為一樣,那麽(me),就沒有所謂的“宇稱破壞”了,反之,相反。研究人員指出,盡(jìn)管最新實驗沒有發現“宇(yǔ)稱破壞”,但這或許隻意味著“宇稱破壞”中可能會出現的參數被(bèi)限定於某一範圍,“宇稱破壞”仍有可能出現。
      科學家們將繼續進行實驗,以厘清粲誇克和反(fǎn)粲(càn)誇克的行為是否相同。卡新表示:“這將(jiāng)打開一個全新的探索領域。”


     總編輯圈點
      “一(yī)個全新的探索(suǒ)領域”,也是一直盤旋在科學家頭腦中(zhōng)的難(nán)題:為什麽宇宙由物(wù)質而非反物質組成?大多(duō)數理論認為(wéi),138億年前,宇宙誕生伊始,產生了等量的(de)物質和反物質,二者電荷和自旋方向相反(fǎn),相遇時本應相互湮滅,但現在由物質組成的宇宙卻留下了,這就是矛盾所在。而(ér)物質和反物質之間存在(zài)的衰變速率不對稱??所謂的“宇稱破(pò)壞”表明,物質和反物質的行為並不一樣,其(qí)或(huò)許可以解釋上述謎題。也就是科學家在(zài)粲誇克和它的反粒子行(háng)為中試圖尋找到的答案。

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