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我们生活在一个奇怪的宇宙中。里面有大量的物质,聚集成巨大的星系、恒星和行星。这个宇宙的设计方式使得生命这样的奇迹成为可能。而今生孕育了一颗心灵,让她能够意识到周围的广阔……
空间是巨大的。即使是我们肉眼和特殊仪器可以看到的部分也非常巨大。但如果我们开始深入微观世界研究所有物质物体是由什么构成的,我们会发现那里的一切也并非那么简单。微观世界和宏观世界是极其复杂的结构,其许多特性我们尚未确定。
目前对宇宙最小组成部分的了解是如此复杂,以至于也许只有一种理论模型可以或多或少合理地描述复杂的粒子种类和存在的相互作用。即便如此,也不是全部。它被称为标准模型。
在过去,人们认为物质是由微小的、不可分割的粒子(我们称之为原子)组成的。但今天科学知道事实并非如此。原子是由更小的粒子组成的系统:电子、质子和中子。其中,只有电子被认为是属于一个更大的家族——轻子的基本粒子。但质子和中子是由较小粒子组成的结构,科学家将其称为夸克。
轻子和夸克都是常见的名称,它们结合了巨大的基本粒子集合体,显示了亚原子粒子世界的复杂性,包括中微子、μ介子、π介子、玻色子等。
标准型号故障
但似乎这整个粒子“大军”还不足以吓到物理课上的小学生,并导致博士候选人失眠,人们发现,除了物质主宰的世界之外,还有另一个粒子存在的世界,就像是的,在《透过镜子》中。而且它们的“像”具有与电荷相反的符号和“反转”的特性。这些粒子猛烈地对抗“正常”物质,甚至在粒子和反粒子突然相遇时相互毁灭。这是一个由“反物质”主宰的世界。
每个物质粒子都有一个反物质对应物。因此,例如,带负电荷的电子的反粒子是带正电荷的正电子。还有一种反质子,它“反对”质子。每个粒子在反物质世界的镜子中都有其对应物。
最初,当反物质的存在被证实时,人们相信这两个世界在宇宙中是平等的。对于宇宙中某个地方的每一个物质粒子,都必须有它的类似物——相应的反粒子。
然而,事实证明根本不是这样的。根据现代计算,宇宙中每十亿个物质粒子中只有一个反物质粒子!
造成这种不平衡的原因是什么?
这就是标准模型崩溃的地方。她快速眨了眨眼睛,然后回避问题,假装睡着了。甚至死了。它无法解释物质与反物质之间的不对称性之谜。决不。毕竟,它的所有假设都假设在大爆炸的那一刻,应该出现等量的物质和反物质。
没有别的。
每个人都知道这一点,但他们在无数的会议和研讨会中刻意避免这个问题。
让我们打开这个东西!
当然,这只是个玩笑。物理学家思考了很长时间该做什么以及如何忍受这一点。最后他们决定,要解决这个问题,有必要在大型强子对撞机(一个巨大的粒子加速器)上进行实验。在这些实验中,两束能量极高的质子相互碰撞并破碎成碎片。这就是科学家所需要的。他们毫不掩饰地高兴地研究质子的衰变产物,即夸克。
研究人员正试图在此类实验的结果中找到一些特征,以帮助他们了解物质和反物质之间到底有什么区别?
然而,到目前为止,幸运的是,在这项工作中获得的所有结果都与标准模型一致。因此,使用这种方法尚未找到解决反物质缺失问题的方法。
麻烦的中微子
缺乏结果迫使物理学家寻找其他方法。其中之一是一种称为轻子发生的理论。中微子参与轻子发生。这些粒子(轻子)质量非常小,不带电荷,可以穿过巨大的物质厚度而不与其发生任何相互作用。
为了探索这种可能性,日本物理学家开展了一项名为 T2K 的实验。在这项实验中,日本东海岸产生的中微子束行进 300公里,到达位于该国西部山区矿井底部的探测器。
该实验的目的是研究中微子运动(中微子振荡)时的变化过程(“生成”的变化、转变为反中微子)。
你觉得怎么样?迄今为止获得的结果显示出中微子和反中微子不同行为的迹象!这很有趣。因为这些数据表明物质和反物质不是彼此的类似物!
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