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科学家以前所未有的精准度发现到，物质与反物质之间是完美镜像，据我们目前所了解的。让人们希望了解为什么宇宙中的物质远比反物质多又更挫败了。 常见的物质是由质子、中子或电子所构成。这些粒子伴随着反粒子(分别为反质子、反中子与正电子)具有相同质量但电荷相反 (虽然中子与反中子都为电中性，中子与反中子各自由具有分数电荷的夸克构成，而这些夸克在中子与反中子里的电荷会互相对等或相反)。 这个已知的宇宙是由常见物质所组成。但奥妙的是，为什么这个宇宙不是由对等数量的反物质组成，因为137亿年前的大爆炸制造了同等数量的物质与反物质。如果物质与反物质为镜像而在每方面储存它们的电荷，两种物质可能都不会存在，因为物质与反物质碰在一起的时候就会消灭。 检查电荷共轭宇称 理论物理学家怀疑宇宙中物质与反物质的极端不对称数量，技术上称为重子不对称性(baryon asymmetry)，可能是因为物质与反物质的不同特性所造成的，通常称为电荷共轭宇称(charge-parity)，或称为宇称对称破坏(CP symmetry violation)。然而，所有已知会造成宇称对称破坏的作用无法解释为什么相对于反物质，物质拥有极大优势。 日本物理与化学研究所(RIKEN)粒子物理学家，同时是此研究领导作者的Stefan Ulmer告诉Live Science说，这奥妙背后的解释可能起因于物质与反物质之间的不同特性: 例如，也许反质子(anti-proton)衰变比质子(proton)快。无论再怎么轻微，只要发现这类的不同性，“就对于我们目前对现代物理学基本定律的了解会造成极端的后果”。 在最严格的实验下，科学家利用35天周期对6500对质子与反质子进行电荷质量比例研究。研究人员利用磁场将质子与反质子框住，以避免物质与反物质接触。然后测量这些粒子在场中的周期性移动，这特性叫做回旋频率(cyclotron frequency)，它与那些粒子的电荷质量比例及磁场强度相同。 (在技术上，实验中研究人员不使用简单的质子，而是使用具有有2个电子包围一个质子的负氢离子。藉以简化实验，反质子与负氢离子都是负电荷，因此对磁场会有一样的反应。科学家就可以较容易了解在实验中这些电子所产生的影响。) 完美镜像 Ulmer在一份声明稿说，科学家发现电荷质量比例在质子中与反质子中“完全一致的比例是兆分之69个部位以内”。这个测量比之前用来测量比例的方式好上四倍。 此外，研究人员也发现他们所测量的电荷质量比例在一天内不会变化超过兆分之720个部位，即地球自转的同时环绕着太阳。这意味着质子与反质子随着时间以相同速度快速穿越太空时的行为是相同的，即它们并没有违反所谓的电荷共轭宇称时间(charge-parity-time)或CPT对称(CPT symmetry)。 CPT对称是粒子物理学重要的标准模型，描述基本粒子至今是如何构成宇宙的行为。没有任何已知违反CPT对称的存在。“任何被侦测出违反CPT对称的存在，将会使我们对自然的了解带来重大影响”Ulmer说。 而且，这些电荷质量比例与地球重力场的相异并未超过十亿分之870个部位。意味着所有物质在同样重力场中以同等速率落下的弱等效原理(weak equivalence principle)，在这样的精准度下依然存在。弱等效原理是爱因斯坦广义相对论的基本原理，是迄今为止用来解释重力作用最好的原理。没有任何已知违反弱等效原理的存在，如果真的找到有违反原理的存在，必定会为现今科学对重力及时空，以及两者与物质及能量之间关系的了解带来革命性的冲击。 Ulmer说，科学家计划要使用更稳定的磁场以及其他方法，做到让精准度达到比之前的方式更精准10倍以上的测量方式。 |
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