宇宙大爆炸之初應(yīng)該產(chǎn)生等量的正反物質(zhì)，但為什么我們的宇宙中卻只有物質(zhì)，原初反物質(zhì)至今未被發(fā)現(xiàn)？這個問題困擾了科學(xué)界半個多世紀(jì)。日前，北京譜儀III國際合作組開創(chuàng)了一種新實(shí)驗(yàn)方法，為研究物質(zhì)和反物質(zhì)不對稱性提供了極其靈敏的實(shí)驗(yàn)探針。相關(guān)成果6月1日在國際學(xué)術(shù)期刊《自然》在線發(fā)表。
北京譜儀III探測器正面照。（中科院高能物理研究所供圖）
物質(zhì)和反物質(zhì)遵循不同的規(guī)律嗎？粒子衰變?yōu)檠芯空次镔|(zhì)不對稱性提供了重要線索：如果粒子和反粒子的衰變模式存在差異，那么，這些差異可能是導(dǎo)致我們今天豐富的物質(zhì)世界形成的原因。
然而，由于粒子衰變通常是由多種相互作用誘導(dǎo)發(fā)生的。比如一種類似質(zhì)子的短壽命粒子科西超子，它的內(nèi)部含有兩個重的奇異夸克和一個輕夸克，帶一個單位負(fù)電荷，其衰變過程中，既有弱作用也有強(qiáng)作用，如何識別是哪種作用導(dǎo)致正反物質(zhì)衰變行為不同呢？
北京譜儀III實(shí)驗(yàn)最近首次利用處于量子糾纏的正反科西超子對的級聯(lián)衰變，成功把導(dǎo)致正反物質(zhì)不對稱的弱作用力從強(qiáng)作用力中分離出來。在這項(xiàng)研究中，科研人員充分利用正反科西超子的“自旋”信息和量子關(guān)聯(lián)，它們的“自旋”方向可以通過其“子粒子”的衰變直接測量。由于成對的正反超子級聯(lián)衰變可以把強(qiáng)作用力和弱作用力的貢獻(xiàn)分開，從而使得對正反物質(zhì)不對稱性測量的敏感度顯著提高。
正反科西超子級聯(lián)衰變演示圖。（中科院高能物理研究所供圖）
“北京譜儀III實(shí)驗(yàn)的靈敏度遠(yuǎn)高于之前費(fèi)米實(shí)驗(yàn)室的HyperCP實(shí)驗(yàn)，是HyperCP實(shí)驗(yàn)單事例靈敏度的1000倍?！北本┳V儀III國際合作組發(fā)言人李海波研究員說。
“北京譜儀III實(shí)驗(yàn)這一創(chuàng)新方法為探索正反物質(zhì)不對稱性提供了一種全新的視角，是理解正反物質(zhì)不對稱性的一個里程碑?！敝锌圃焊吣芪锢硌芯克L王貽芳院士說。
北京譜儀III探測器是我國自主研發(fā)的大型高能物理實(shí)驗(yàn)裝置。合作組成立于2008年，由來自亞洲、歐洲和美洲等17個國家80個研究機(jī)構(gòu)約500名科學(xué)家組成。（記者張泉）
源自新華社 新華視點(diǎn)2022.6.2版 原地址https://h.xinhuaxmt.com/vh512/share/10852430?channel=weixin
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