反物质去哪里了?相当物质镜像与物质可能对称

2015-11-10 08:50:35 来源:n

北京时间11月10日消息,据国外媒体报道,科学家认为,宇宙大爆炸产生了等量的普通物质和反物质。但是,今天的宇宙绝大部分由普通物质组成,几乎找不到反物质的踪影。这是目前宇宙学最重大的谜题之一。现在,利用测量反物质粒子间的作用力,科学家距离解决这一难题又靠近了一步。这项研究第一次对反物质粒子(在这里是反质子)之间的作用力进行了测量

宇宙大部分是由普通物质组成,几乎找不到反物质。这种反物质的缺失是宇宙最大的谜题之一。现在,通过测量反物质粒子间紧密联系的作用力,研究者距离解决这个难题又近了一步。

相对论重离子对撞机(RHIC)的三维示意图。这个大型设备位于美国纽约的布鲁克海文国家实验室。粒子撞击实验的结果显示,物质与反物质可能是相对称的。

粒子加速器能够产生少量的反物质,可以让科学家对它们的性质进行研究。利用美国布鲁克海文国家实验室的相对论重离子对撞机,物理学家对成对的反质子之间的作用力进行了测量

图中左边是上海应用物理研究所的博士生张正桥,右边是STAR合作组物理学家、美国布鲁克海文实验室研究员唐爱洪,他们正在查看相对论重离子对撞机探测器的数据。

研究者希望了解反质子的行为是否会与质子不同,而它们的行为或许能解释宇宙中的“物质/反物质对称性缺失”问题。

“尽管这一难题已经提出了好几十年,但几乎没有什么线索出现。这依然是科学上最大的挑战之一,”布鲁克海文国家实验室的物理学家唐爱洪说,“对反物质性质的所有研究结果,都有可能帮助我们解决这一难题。”

反物质相当于普通物质的镜像。普通原子由带正电的原子核,以及围绕其旋转的带负电的电子组成。相反地,反物质由反质子和反电子组成,其原子核带负电,反电子 带正电,又被称为正电子。尽管十分稀有,但在物理实验室中,粒子加速器可以人工制造出少量的反物质,供科学家对它们的性质进行研究。

利用美国布鲁克海文国家实验室的相对论重离子对撞机(RHIC),物理学家测量了成对反质子之间的相互作用。他们发现,反质子对之间的力是相互吸引的,就像原子核内把质子拢在一起的强核力。

上海应用物理研究所的张正桥博士也参与了此次研究。在观测到大量质子产生的同时,他们也发现了几乎相同数量的反质子。反质子与质子十分相似,但由于它们是反物质,具有负电荷而不是正电荷,因此它们在探测器的磁场中弯曲的轨迹与质子相反。

实验显示,物质和反物质可能是对称的。这意味着,一些基于不对称性的说法将无法解释宇宙中普通物质的存在和反物质的缺失。对于物质/反物质不对称缺失,或许还有其他的解释,但这需要更加深入的研究。

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