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CERN:亚原子粒子从物质转变为反物质

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根据牛津大学物理学家对大型强子对撞机数据的分析,亚原子粒子可以在物质和反物质之间切换。 事实证明,这两个粒子重量上的一个无法解释的微小差异可能会在宇宙开始后不久就使宇宙免于湮灭。

反物质是正常物质的一种“邪恶分身”,但它们非常相似——事实上,唯一真正的区别是反物质具有相反的电荷。 这意味着如果物质和反物质粒子发生碰撞,它们将在能量爆发中相互湮灭。

瑞士欧洲核子研究中心

使事情复杂化的是,一些粒子,例如光子,实际上是它们自己的反粒子。 由于这个概念,其他人甚至同时存在于两种状态的异想天开的混合物中 叠加的量子突发奇想 (最好用一个假想的实验来说明 薛定谔的猫). 这意味着这些粒子实际上在物质和反物质之间振荡。

现在,新股加入了这个专属俱乐部—— 迷人的房子. 这种亚原子粒子通常由一个魔夸克和一个反夸克组成,而它的反物质粒子则由一个魔夸克和一个夸克组成。 通常这些状态是分开的,但新的研究表明,神奇介子可以自发地在它们之间切换。

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最终泄露秘密的是这两个州的群众人数略有不同。 而我们的意思是“一点点”到了极致 - 差异仅为 0,00000000000000000000000000000000000001 克。

这种令人难以置信的精确测量是根据牛津大学物理学家第二次发射大型强子对撞机期间收集的数据获得的。 魔介子是在大型强子对撞机的质子对质子碰撞中产生的,通常只移动几毫米就衰变成其他粒子。

通过比较倾向于传播得更远的迷人介子和那些更早衰变的迷人介子,该团队发现质量差异是决定迷人介子是否变成反魅力介子的主要因素。

欧洲核子研究中心
插图显示了两种版本的神奇介子之间的质量差异。

这个微小的发现可能对宇宙产生巨大的影响。 根据粒子物理学的标准模型,大爆炸应该产生等量的物质和反物质,随着时间的推移,它们会全部碰撞并湮灭,让宇宙变得非常空旷。 显然,这并没有发生,不知何故,物质开始占据主导地位,但是是什么导致了这种不平衡呢?

这一新发现提出的一个假设是,像迷人介子这样的粒子从反物质转变为物质的频率要高于从物质转变为反物质的频率。 调查这是否属实——如果属实,为什么——可能是解开科学最大谜团之一的重要关键。

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