科學家:宇宙為何沒有在反物質的作用下湮滅
最近,在尋找物理學中最令人費解的謎團之一的實驗中,已經有了第一輪的結果,科學家們用極端的方式來確定它到底是什麼。
目前,世界各地正在進行四項主要的實驗,尋找可以探測到的粒子的跡象,這些粒子的變化極其罕見。
為了理解為什麼這是值得的,我們必須回到一切的開始:當亞粒子從構成宇宙第一瞬的輻射中冷卻下來,他們以兩種形式存在——即,我們現在所描述的物質和反物質。
問題是,如果這兩種粒子都以等量的方式存在,當它們再次相遇時,物質和反物質也會相互抵消,簡單的數學解釋就說一切歸零了。
儘管在大爆炸之後的138億年左右,仍有少量的反物質存在,但大多數可見物體都是由一種粒子物質構成的。
一種叫做中微子的粒子為這個悖論提供了一個潛在的答案。顧名思義,中微子是中性帶電的。事實上,它們比電子要輕一百萬倍,這意味著它們幾乎不與其他粒子相互作用。
但是這些「魔鬼粒子」的奇特性質也意味著中微子實際上是物質和反物質的一種,是一種鏡像形式。如果它可以被證明為真,那麼一條通路就可以解釋為什麼我們的宇宙沒有立即自我消失。
一種發現的方法是尋找一個特定的量子數的守恆,因為中子在一定的同位素中衰變。由這個衰減產生的粒子應該達到輕子數的平衡:如果a +1出來,a -1也應該出現。
在同位素中,一對中子變成一對質子,我們可以得到兩個電子和兩個中微子。因為中微子應該有相對的輕子數到電子,所以我們可以把這種變化稱為反中微子。
在不太可能但令人興奮的情況下,沒有看到那些反中微子,輕子號規則將被打破。這將給我們提供一些空間去探索中微子的行為如何可能導致一種物質支配另一種物質。
位於義大利的Gran Sasso實驗室的低溫地下觀測站(CUORE)是基於1000個碲的晶體中的一個,以顯示中微子的雙衰變時間。所有這些晶體中有大量的分子,他們在未來5年內只會看到5個衰變。
「這是一個非常罕見的過程——如果觀察到,這將是有史以來最慢的測量,」CUORE成員Lindley Winslow在麻省理工學院新聞上告訴Jennifer Chu。
順便說一句,整個實驗的溫度在絕對零度以上的溫度下保持在6攝氏度,這也使它成為整個宇宙中最冷的一立方米空間。
另一個Gran Sasso的實驗是使用同位素鍺-76。它們的材料較少,可以捕捉到衰減,但是整個裝置被證明是非常敏感的,如果它發生,就減少了錯過事件的風險。
在新墨西哥州的大西洋上,富集的氙觀測台(EXO-200)是根據同位素氙-136的潛在衰變,在地下600米(1970英尺)進行的實驗。
此外,在美國的桑福德地下研究中心,一項合作正在進行一項名為「馬約拉納演示者」的實驗。這一次,它是一大塊鍺-76,藏在1.6公里的岩石下,藏在一個舊礦里。
這個團隊最近分享了他們對他們的裝置的分析,並且已經展示了所有的周圍的岩石正在做一個最高的工作,保護他們的探測器免受零散的輻射,這可能會引起錯誤的警報。
到目前為止,這些實驗的結果已經減少了尋找這種違反規則的異常的地方。這很有用,但不是我們想要的答案。
這只是探索宇宙的存在的真諦,我們知道這是危險的,也許我們臨界點觸發了某種反應,也許會產生蝴蝶效應,導致宇宙的湮滅。呵呵。。這都是有可能的。所以,讓我們祈禱吧,在接下來的幾年裡不要看到奇怪的事情。
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