宇宙的核心秘密之一可能離解決方案又近了一步，科學(xué)家們?cè)诶斫馕镔|(zhì)和反物質(zhì)以及兩者之間的相互作用方面取得了巨大突破。反物質(zhì)理論雖然鮮為人知且充滿問題，但已成為許多關(guān)于現(xiàn)代物理學(xué)的解釋的關(guān)鍵部分。然而，其比例的不確定性繼續(xù)讓研究人員感到沮喪。

現(xiàn)代物理學(xué)表明，每個(gè)物質(zhì)粒子都會(huì)有一個(gè)相應(yīng)的反物質(zhì)反粒子。這將具有相同的質(zhì)量，但具有相反的電荷，等等。兩者之間的碰撞將導(dǎo)致相互湮滅。

這并不能解釋為什么那里沒有更多的反物質(zhì)。宇宙——至少是可觀測(cè)的宇宙——主要由物質(zhì)組成。然而，反物質(zhì)要少得多，而不是你期望它包含的 50%，因?yàn)榇蟊▌?chuàng)造了宇宙，產(chǎn)生了同等數(shù)量的兩種能量。

“當(dāng)粒子物理學(xué)家在加速器中制造新粒子時(shí)，他們總是發(fā)現(xiàn)它們會(huì)產(chǎn)生粒子-反粒子對(duì)：對(duì)于每個(gè)負(fù)電子，一個(gè)帶正電的正電子，”謝菲爾德大學(xué)物理與天文學(xué)系物理學(xué)家 Lee Thompson 教授說，參與新反物質(zhì)研究的國際科學(xué)家團(tuán)隊(duì)之一解釋說。“那么為什么宇宙 50% 不是反物質(zhì)?這是宇宙學(xué)中一個(gè)長期存在的問題——反物質(zhì)怎么了?”

所謂的 T2K 實(shí)驗(yàn)涉及全球 350 多名科學(xué)家，使用 SuperKamiokande 探測(cè)器觀察在質(zhì)子加速器研究中心 (J-PARC) 產(chǎn)生的中微子和反中微子。這些地點(diǎn)相距超過 180 英里，當(dāng)基本粒子穿過地球時(shí)，它們會(huì)在不同的物理特性之間振蕩。這些被稱為“風(fēng)味”。

比較起源和檢測(cè)點(diǎn)的味道，T2K 團(tuán)隊(duì)意識(shí)到中微子和反中微子的振蕩方式不匹配。它們物理性質(zhì)的不對(duì)稱性——電荷共軛和奇偶反轉(zhuǎn) (CP) 違反——可以解釋為什么物質(zhì)如此豐富而反物質(zhì)如此罕見。

該研究結(jié)果已于本周發(fā)表在《自然》雜志上。盡管尚未就物質(zhì)/反物質(zhì)問題得出確切結(jié)論，但該研究確實(shí)達(dá)到了重要的三標(biāo)準(zhǔn)差置信區(qū)間，統(tǒng)計(jì)顯著性程度表明確實(shí)觀察到了 CP 違規(guī)。

未來的研究希望以此作為新實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)，這可以更接近于理解反物質(zhì)缺失的原因。反過來，這可以解決圍繞大爆炸和宇宙形成的最大問題之一。