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歐洲核子研究中心:亞原子粒子從物質轉變為反物質

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根據牛津大學物理學家對大型強子對撞機數據的分析,亞原子粒子可以在物質和反物質之間切換。 事實證明,兩個粒子重量的一個令人費解的微小差異本可以在宇宙開始後不久就將其從湮滅中拯救出來。

反物質是正常物質的一種“邪惡的分身”,但它非常相似——事實上,唯一真正的區別是反物質具有相反的電荷。 這意味著如果物質和反物質粒子發生碰撞,它們將在能量爆發中相互湮滅。

瑞士歐洲核子研究中心

更複雜的是,一些粒子,比如光子,實際上是它們自己的反粒子。 由於這個概念,其他國家甚至同時作為兩種狀態的異想天開的混合物存在 疊加的量子奇思妙想 (最好用一個假想的實驗來說明 薛定諤的貓)。 這意味著這些粒子實際上在物質和反物質之間振盪。

而現在又有新股加入了這個專屬俱樂部—— 迷人的房子. 這種亞原子粒子通常由一個魔夸克和一個反夸克組成,而它的反物質對應物由一個魔反夸克和一個夸克組成。 通常這些狀態是分開的,但新的研究表明,神奇的介子可以在它們之間自發切換。

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最終洩露秘密的是,這兩個州的質量略有不同。 我們的意思是“一點”到極端 - 差異只有 0,00000000000000000000000000000000000001 克。

這個令人難以置信的精確測量是從牛津大學物理學家第二次發射大型強子對撞機期間收集的數據中獲得的。 LHC 在質子-質子碰撞中產生神奇的介子,通常只行進幾毫米,然後衰變為其他粒子。

通過比較傾向於傳播更遠的迷人介子與衰變較早的介子,該團隊確定質量差異是決定迷人介子是否變成反魅力的主要因素。

歐洲核子研究中心
插圖顯示了兩個版本的魔法介子之間的質量差異。

這個微小的發現可能對宇宙產生巨大的影響。 根據粒子物理學的標準模型,大爆炸應該產生等量的物質和反物質,隨著時間的推移,它會全部碰撞並湮滅,留下一個非常空曠的宇宙。 顯然,這並沒有發生,不知何故,物質佔據了主導地位,但造成這種不平衡的原因是什麼?

新發現提出的一個假設是,像魅惑介子這樣的粒子將更頻繁地從反物質轉變為物質,而不是從物質轉變為反物質。 調查這是否屬實——如果屬實,為什麼——可能是解決科學最大謎團之一的重要關鍵。

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