科学家解释物质与反物质差异

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【大纪元8月8日讯】最近粒子物理学家很高兴的宣布﹐他们发现物质与反物质的行为究竟差在哪里。这个研究成果,可以用来解释为何我们所处的这个宇宙主要是由物质所构成,而不是原先科学家设想的物质与反物质各占一半。

位于美国的史丹佛直线加速器中心的的研究人员利用该中心的PEP-II加速器使电子和正电子互相撞击,以产生称为B介子(B mesons)和反B介子(anti-B mesons)的奇异粒子对。这种重粒子对的生命期非常短,之后便会衰变为质量较轻的其他次原子粒子,如K介子(kaons)和π介子(pions)等,BABAR便可侦测这些较轻的粒子。

实验的发言人Marcello Giorg表示:如果物质和反物质之间的特性没有差异,则B介子和反B介子的存在时间或衰变速率应该相同。但是,他们的实验结果却显示两者的衰变速率差异甚大,在2亿对B介子与反B介子对中,有910个案例是B介子衰变成K介子和π介子,但只有696个案例是反B介子衰变成K介子和π介子,两者的衰变并不相同,或是说,不对称。

加速器中心以前也曾经观测过物质-反物质的不对称性质,但这却是首次利用简单统计物质和反物质会衰变成同一状态的数量来验证物质与反物质的差异性,这个现象称为“direct CP violation”效应,由苏俄物理学家Andrei Sakharov提出,他认为物质-反物质不对称性质的差异性高达13%。类似的效应也发生在K介子和反K介子对之间,但差异性只有百万分之4。物理学家很早之前就曾预测B介子和反B介子对之间的这种direct CP violation效应,但一直不曾观测到。

宇宙初始,物质与反物质的数量应该是相同的,但是所有观测结果都显示:我们现在所处的宇宙却只由物质所组成。为什么?反物质到哪儿去了?因此这次的实验成果,是个相当重大的突破,它告诉我们:就是因为物质与反物质的微小差异,使得两者间的不平衡逐渐加大,最后终至让物质主导整个宇宙。

相关研究成果发表在2004年7月30日物理评论期刊快讯(Physical Review Letters)中。(台北市立天文科学教育馆[TAM])@
(http://www.dajiyuan.com)

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