北京谱仪III实验开创探索正反物质不对称性的新方法

新华社北京6月2日电(记者张泉)宇宙大爆炸之初应该产生等量的正反物质,但为什么我们的宇宙中却只有物质,原初反物质至今未被发现?这个问题困扰了科学界半个多世纪。日前,北京谱仪III国际合作组开创了一种新实验方法,为研究物质和反物质不对称性提供了极其灵敏的实验探针。相关成果6月1日在国际学术期刊《自然》在线发表。

物质和反物质遵循不同的规律吗?粒子衰变为研究正反物质不对称性提供了重要线索:如果粒子和反粒子的衰变模式存在差异,那么,这些差异可能是导致我们今天丰富的物质世界形成的原因。

然而,由于粒子衰变通常是由多种相互作用诱导发生的。比如一种类似质子的短寿命粒子科西超子,它的内部含有两个重的奇异夸克和一个轻夸克,带一个单位负电荷,其衰变过程中,既有弱作用也有强作用,如何识别是哪种作用导致正反物质衰变行为不同呢?

北京谱仪III实验最近首次利用处于量子纠缠的正反科西超子对的级联衰变,成功把导致正反物质不对称的弱作用力从强作用力中分离出来。在这项研究中,科研人员充分利用正反科西超子的“自旋”信息和量子关联,它们的“自旋”方向可以通过其“子粒子”的衰变直接测量。由于成对的正反超子级联衰变可以把强作用力和弱作用力的贡献分开,从而使得对正反物质不对称性测量的敏感度显著提高。

“北京谱仪III实验的灵敏度远高于之前费米实验室的HyperCP实验,是HyperCP实验单事例灵敏度的1000倍。”北京谱仪III国际合作组发言人李海波研究员说。

“北京谱仪III实验这一创新方法为探索正反物质不对称性提供了一种全新的视角,是理解正反物质不对称性的一个里程碑。”中科院高能物理研究所所长王贻芳院士说。

北京谱仪III探测器是我国自主研发的大型高能物理实验装置。合作组成立于2008年,由来自亚洲、欧洲和美洲等17个国家80个研究机构约500名科学家组成。

发布于 2022-06-04 02:06:02
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