我们本可能生活在一个反物质宇宙中,但事实并非如此。反物质是物质的颠倒孪生体——每个物质粒子都有一个与之匹配的反物质版本,电荷相反。物理学家认为宇宙起源时反物质和物质一样多,但大多数反物质都被消灭了。现在,他们可能离知道原因更近一步了。
在日内瓦附近的欧洲核子研究中心(CERN)大型强子对撞机底夸克实验(LHCb)中,研究人员发现“粲”夸克(基本物质粒子的一类六种类型或“味”之一)的物质和反物质版本表现不同。在一项新的研究中,物理学家们发现在意大利拉蒂勒举行的“Rencontres de Moriond”粒子物理学会议上,被称为D0介子(包含粲夸克)的不稳定粒子衰变成更稳定的粒子的速率,与其反物质对应物略有不同。这种差异可能有助于解释大爆炸后物质和反物质之间如何产生不对称性,从而导致宇宙主要由物质构成。
物质和反物质接触时会互相湮灭,研究人员认为,这种碰撞摧毁了宇宙初期几乎所有的反物质(以及很大一部分物质)。但他们不明白为什么相对少量的物质过剩存活下来,变成了恒星、行星和宇宙的其余部分。因此,物理学家一直在寻找一种物质,它的行为方式与反物质版本截然不同,以至于它有时间在早期宇宙中产生这种过剩。
关于支持科学新闻业
如果您喜欢这篇文章,请考虑通过以下方式支持我们屡获殊荣的新闻事业 订阅。通过购买订阅,您正在帮助确保未来能够继续讲述关于塑造我们当今世界的发现和思想的具有影响力的故事。
新发现的粲夸克和反夸克之间衰变率的不匹配,结果证明太小,无法解释宇宙中过量的物质。然而,康奈尔大学的理论物理学家尤瓦尔·格罗斯曼(Yuval Grossman)表示,这一结果“确实让我们更接近找到答案,因为它表明其中一个可能的答案可能不是正确的”。格罗斯曼没有参与这项新工作。“我也很兴奋,因为这是我们第一次看到这种[粲夸克现象]。”
物理学家之前在另外两种夸克味中发现了类似的变异,但这些变异也太小,无法解释我们这个以物质为主导的宇宙。雪城大学LHCb团队成员谢尔顿·斯通(Sheldon Stone)表示,科学家们仍然希望在其他地方,例如在被称为中微子的幽灵粒子或涉及希格斯玻色子(赋予其他粒子质量的粒子)的反应中,发现更大的物质-反物质差异:“正在进行许多不同的搜索。”