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反常!研究意外发现质子中的反物质不对称

CHEN

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对称性是自然界一个重要的潜在结构,不仅存在于数学和艺术中,也存在于生物和星系中。

科学家最初认为质子也存在对称性。但是近日一个研究小组发现,质子在构成上表现出不对称性。

质子和中子的特征是多出三个夸克,但在质子内部,强作用力产生许多短生的物质-反物质夸克对。这意味着中子和质子中的上夸克和下夸克都有相应的反物质夸克,叫做反上夸克和反下夸克。

科学家最初认为反上夸克和反下夸克在质子中是平衡的,但新的研究表明,反下夸克比反上夸克多。

先前的研究发现了这种不对称性的证据,即反下夸克比反上夸克多50%。最早的研究是在瑞士的粒子物理实验室——欧洲粒子物理研究所进行的,发现只有一个数据点证明了这种不对称性。

为了研究这些粒子的性质,研究人员将质子束对准液态氢和液态氘的目标。氢的原子核由单个质子组成,而氘包含一个松散束缚的质子和中子。

当质子束击中氢或氘目标时,质子束中的夸克与目标中的反夸克湮灭,并释放出称为μ子的产物。

因为质子和中子是彼此的镜像,质子有两个上夸克和一个下夸克,中子有两个下夸克和一个上夸克,研究人员可以比较它们各自的湮灭产物。

研究人员表示,这种不确定性的发生概率只有约1/1000万次,比“大海捞针难得多。”

对质子中夸克性质的研究将可加深对原子核的理解。了解原子核可以解开原子的性质以及不同化学元素之间的反应。质子研究涉及化学、天文学、宇宙学和生物学等领域,导致医学、材料科学等方面。

编译/前瞻经济学人APP资讯组

原文链接:

https://news.umich.edu/study-finds-unexpected-antimatter-asymmetry-in-the-proton/?utm_source=miragenews&utm_medium=miragenews&utm_campaign=news


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