物理

奇特的魅夸克

新的證據可能幫助我們了解宇宙生成之初,反物質發生了什麼事。

撰文/莫斯柯維茨(Clara Moskowitz)
翻譯/宋宜真

物理

奇特的魅夸克

新的證據可能幫助我們了解宇宙生成之初,反物質發生了什麼事。

撰文/莫斯柯維茨(Clara Moskowitz)
翻譯/宋宜真


我們原本可能生活在反物質的宇宙中,但事實上並非如此。物理學家認為宇宙剛誕生時,反物質和物質一樣多,但之後反物質大多湮滅了。現在物理學家進一步了解反物質消失的原因。


在瑞士日內瓦附近的歐洲核子研究組織(CERN),大強子對撞機底夸克實驗(LHCb)的研究人員發現「魅夸克」的反物質和物質的性質差異頗大。今年3月在義大利拉特烏伊萊鎮舉辦的莫里昂粒子物理會議上,一份新研究指出,不穩定的D0介子(含有魅夸克)衰變成穩定粒子的速率,與其反物質的衰變速度稍微不同。這微小的差異可能解釋了為何物質和反物質會在大霹靂之後出現不對稱,導致宇宙大多是由物質所構成。


物質和反物質彼此接觸之後便會灰飛湮滅,科學家認為,這樣的對撞幾乎消滅了原本存在宇宙中的所有反物質(以及大量物質),但他們無法解釋為何少量物質能留存下來,形成恆星、行星以及宇宙其他部份。因此物理學家一直在尋找性質與反物質有所不同的粒子,差異必須大到有足夠時間讓它們產生組成早期宇宙的物質。


新的研究發現,魅夸克和反魅夸克的衰變速率差異太小,不足以解釋宇宙以物質為主的現象。不過,沒有參與此研究的美國康乃爾大學的理論物理學家葛羅斯曼(Yuval Grossman)評論:「這項研究結果仍讓我們更接近答案,因為這排除了其中一種可能的答案。對此我感到十分興奮,這也是我們首度看到魅夸克的此種現象。」


先前物理學家在另兩種風味的夸克中也發現類似差異,但差異同樣太小,無法解釋宇宙以物質為主的現象。科學家希望能在其他粒子中找到物質和反物質更大的差異,例如微中子這種鬼魅般的粒子與牽涉到希格斯玻色子(此粒子賦予其他粒子質量)的交互作用,LHCb成員、雪城大學的史東(Sheldon Stone)說:「科學家正在用各種方法尋找差異。」