最新實驗證實自然中的基本對稱性

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大型強子對撞機

經由大型強子對撞機(Large Hadron Collider,LHC)的重離子偵測儀 ALICE(A Large Ion Collider Experiment,ALICE)的幫助, 物理學家證實了自然中基本對稱性的存在。經由精密測量粒子質量及電荷, São Paulo大學( University of São Paulo,USP)及 Campinas大學( University of  Campinas,UNICAMP)的研究者們證實了粒子及反粒子的原子核在正反共軛空間反射時間(charge, parity, and time ,CPT)有對稱性。八月十七日Nature Physics刊登了這個結果,將幫助科學家更加了解宇宙定律。

這個研究團隊使用ALICE(一種以高精確度追蹤及辨認能力聞名的儀器)測量高能量重離子撞擊產生的粒子。研究的目的是找出質子和中子在原子核中結合的微小差別,並將此差別與反粒子們在反核子中的結合做比較。研究者也希望經由ALICE幫助他們更了解重夸克(如燦夸克及美夸克)的產生。

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夸克

「在大爆炸後,產生了每一個粒子都產生一個對應的反物質。在粒子物理界有非常重要的疑問:是否所有的物理定律皆展示特有的CPT對稱性,而這個研究測量證實原子核與反核子之間有基本對稱』,任教於São Paulo大學物理學會,同時也是ALICE巴西團隊研究員的Marcelo Gameiro Munhoz教授說。

研究員在實驗中測量重氫(deuterons)跟反重氫(antideuterons)的質電荷比(mass-over-charge ratio)與氦-3跟反氦-3質電荷比的差別。研究者以此數據結合最新的高解析度測量值去比較質子和反質子的性質。正如我們所知,LHC是大量粒子加速器及ALICE是找尋重離子(鉛)撞擊的專門器材。當鉛離子對撞,會產生大量粒子和反粒子。數據顯示這些粒子結合時,幾乎同時形成原子核及反核子,可以再進行更詳盡的比較。

大型強子對撞機_LHC

研究團隊也測量偵測儀的磁場中的粒子路徑曲度及粒子飛行時間來計算質電荷比。測量偵測儀的磁場中的粒子路徑曲度及粒子飛行時間後,就可以拿來決定原子核與反核子的質電荷比。

有許多基礎物理定律相關理論,這個實驗中得到物質與電荷的測量值會幫助物理學家找出較優秀的理論。科學家有希望經由了解這些結果,找出物質與反物質得之間的關係。[更多理論: 裡埨物理學家在太空結構中發現電腦代碼]

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反物質

Munhoz在一份聲明中說:這些定律闡述了各種物質交互作用的本質,所以知道物理交互作用不是經由粒子電荷逆轉(particle charge reversal),比價轉換( parity transformation),空間坐標(spatial coordinates)和時間反轉(time inversion)的反映而改變是很重要的。這最重要的疑問為是否物理定律在這樣的狀況下仍是維持不變。
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來源: Iflscience