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  • 發布時間:2014-01-06 14:30 原文鏈接: 美首次觀察到粲夸克與反粲夸克“混合”

      據美國趣味科學網站1月3日(北京時間)報道,美國費米國家加速器實驗室的科學家宣稱,他們首次觀察到了粲夸克(charm quark)衰變成其反粒子(反粲夸克)現象。1974年,科學家首次預測了這種名叫“混合”的現象,但至今實驗室未觀察到。科學家們表示,最新實驗不僅有助于回答為什么宇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。研究發表在最近出版的《物理評論快報》上。

      夸克是一種基本粒子,也是構成物質的基本單元,存在著6種夸克:上夸克、下夸克、頂夸克、底夸克、奇夸克和粲夸克。一個質子由兩個上夸克和一個下夸克組成,而理論預言傳遞強相互作用的膠子(Gluon)也由夸克組成。

      在費米實驗室的粒子加速器內,兩個質子以接近光速相互碰撞,隨后爆炸成一團包含有不同類型夸克的粒子云。兩個質子相互碰撞會產生足夠高的能量,使夸克重新組合成介子(meson),其由一個夸克和一個反夸克組成。介子和這種高能碰撞產生的大部分粒子的壽命都很短暫,很快會衰變成其他類型的粒子。科學家們這次在實驗中不僅觀察到了粲夸克,也發現粲夸克自發地變成反粲夸克。

      粒子物理學標準模型預測,粲夸克可能會采用這種方式衰變,但迄今為止,科學家們從未觀察到這一現象。而且,這種夸克“混合”的數學計算非常復雜。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:“標準模型存在的一個問題是,其方程式并沒有簡單的解。在高能實驗中,很難對包括強相互作用在內的情況進行計算。”

      對粲夸克和反粲夸克之間的轉換進行觀察,或許還能為我們提供有關“丟失的反物質”的證據。如果它們的行為一樣,那么,就沒有所謂的“宇稱破壞”了,反之,相反。研究人員指出,盡管最新實驗沒有發現“宇稱破壞”,但這或許只意味著“宇稱破壞”中可能會出現的參數被限定于某一范圍,“宇稱破壞”仍有可能出現。

      科學家們將繼續進行實驗,以厘清粲夸克和反粲夸克的行為是否相同。卡新表示:“這將打開一個全新的探索領域。”

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