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D介子与反D介子衰减差异首次“现形”

2019-03-2614:04:00来源:科技日报

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LHCb实验为物理学家提供新的方法来解释宇宙中物质—反物质的不平衡。图片来源:《自然》网站

据英国《自然》杂志网站近日报道,欧洲核子研究中心(CERN)的科学家,首次发现了D介子粒子与反D介子粒子的衰减差异,为解释宇宙为何由物质而非反物质组成提供了新途径。

参与大型强子对撞机(LHC)上LHCb实验的科学家做出了上述发现。此前,研究人员已预测到这种行为差异,而且这也符合粒子物理学标准模型。

物质和反物质拥有同样的属性,除电荷相反外,它们应该“行为”一样,甚至“外貌”也一样,这种现象名为CP对称。这一对称也表明,宇宙诞生时产生了等量的物质和反物质。但等量的物质和反物质一开始就会彼此湮灭,人类也将不复存在。如果这一对称性有损坏——CP破缺,则意味着有些反物质的行为与其对应物质不一样,或许可以解释为什么现在的宇宙由物质主宰。

自20世纪60年代以来,物理学家已在K介子和B介子(都由两个夸克组成)内发现了CP破缺现象,相关研究分别于1980年和2008年荣膺诺贝尔奖。

但到目前为止,科学家从未在任何包含“璨”夸克的粒子(如D介子)内看到CP破缺。英国利物浦大学的粒子物理学家、LHCb团队成员塔拉·谢尔斯说:“观察到璨介子物质和反璨介子物质行为的不同,为我们提供了一种新方法。”

CERN研究人员之一、阿姆斯特丹国家核能和高能物理研究所的粒子物理学家奥莉雅·艾贡姬娜也表示,尽管D介子行为的这一影响太小,不足以完全解释物质的主导地位,但它提供了解决问题的新途径。科学家可从中寻找与标准模型的偏差,最终解释物质—反物质之间的不平衡。

此外,这一发现还将有助于理论家更好地理解D介子和类似粒子中这一行为背后的机制。

当然,物理学家们知道,物质的主导地位不能仅靠夸克和反夸克的行为来解释,发现新的CP破缺仍是粒子物理学面临的最大挑战之一。(刘霞)

责任编辑:周经韬(EN069)

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