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最大的宇宙奥秘“靠近”解决方案
发布时间: 2020-4-17
  恒星,星系,行星以及构成我们日常生活的几乎所有事物都归因于它的存在。
  这种怪异的性质使事物以反物质为代价支配宇宙,这仍然是一个谜。
  现在,日本一项实验的结果可以帮助研究人员解决这一难题-科学领域中最大的难题。
  它取决于物质和反物质粒子行为方式的差异。
  我们所熟悉的世界-包括我们可以触摸的所有日常物体-是由物质组成的。物质的基本组成部分是亚原子粒子,例如电子,夸克和中微子。
  但是物质有一个阴暗的对应物,叫做反物质。普通物质的每个亚原子粒子都有一个对应的“反粒子”。
  今天,在宇宙中,有比反物质更多的事情。但这并不总是这样。
  大爆炸应该创造了同等数量的物质和反物质。
  谢菲尔德大学的李·汤普森教授说:“当粒子物理学家在加速器中产生新粒子时,他们总是发现它们会产生粒子-反粒子对:对于每个负电子,一个带正电的正电子(电子的反物质对应物)。” 350强T2K合作中的一部分,其中包括来自英国大学的大量科学家。
  “那么,为什么宇宙不存在50%的反物质?这是宇宙学中一个长期存在的问题-反物质发生了什么?”
  但是,当物质粒子遇到其反粒子时,它们会“ an灭”-消失在能量中。
  在大爆炸的一秒的第一部分中,炽热,密集的宇宙嘶嘶作响,粒子反粒子对突然出现并消失。如果没有其他未知的机制发挥作用,那么宇宙应该只剩下剩余的能量。
  曼彻斯特大学粒子物理小组负责人斯特凡·索尔德纳-伦博德教授对英国广播公司新闻说:“这将很无聊,而我们不会在这里。”
  这就是T2K实验的起点。T2K位于日本飞ida神冈地区地下的超级神冈岩中微子观测所。
  研究人员使用该设施的探测器观察中微子及其对应的反中微子,它们在东海的日本质子加速器研究中心(J-Parc)产生了295公里。T2K代表东海到神冈。
  当它们穿过地球时,颗粒和反颗粒会在不同的物理特性(称为风味)之间振荡。
  物理学家认为,发现中微子和反中微子的物理特性存在差异或不对称,可能有助于我们理解为什么物质与反物质相比如此普遍。这种不对称称为电荷共轭和奇偶性反转(CP)违反。
  这是俄罗斯物理学家安德烈·萨哈罗夫(Andrei Sakharov)在1967年提出的三个必要条件之一,必须满足这些条件以不同的速率生产物质和反物质。
  在分析了9年的数据后,研究人员通过记录到达Super Kamiokande的数字与他们所创造的风味不同的数字,发现中微子和抗中微子的振荡方式不匹配。
  结果也达到了统计上的显着水平-称为三西格玛-足够高,表明这些粒子中发生CP违规。
  研究结果已发表在《自然》杂志上。
  StefanS?ldner-Rembold说:“虽然夸克的CP违规行为在实验上已经很成熟,但从未发现中微子违反CP行为。”
  “违反CP对称性是存在以物质为主的宇宙的(萨哈罗夫)条件之一,但不幸的是,夸克驱动的效应太小,无法解释为什么我们的宇宙主要充满物质。
  “发现中微子对CP的侵犯将是理解宇宙如何形成的巨大飞跃。”
  他说,称为瘦发生的理论将物质的优势与涉及中微子的CP破坏联系起来。S?ldner-Rembold教授说:“这些瘦素生成模型预测,物质占主导地位实际上是由于中微子区域引起的。如果您观察到中微子CP的违反,那将有力地表明瘦素生成模型是前进的道路。”
  T2K的结果“强烈暗示” CP违反效应对于中微子可能很大。
  这意味着目前正在南达科他州的一个矿山中建造的下一代中微子实验DUNE可能比预期更快地检测到这种影响。该国际项目由美国费米国家加速器实验室(Fermilab)主持。
  S?ldner-Rembold教授是DUNE科学团队的成员,也是合作的发言人。实验的探测器将埋藏在地下一英里处的7万吨液态氩。它将用于高精度发现和测量CP违规。
  他补充说,T2K的结果“使我们离建立一个模型可以更进一步,该模型可以解释宇宙是如何从一开始发展到今天由物质主导的宇宙”。
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