 北京时间3月25日消息，据国外媒体报道，美国雪城大学艺术与科学学院的物理学家证明，含有粲夸克（charm quark）的物质和反物质根本粒子在衰变上存在不同。也就是说，如果物质和反物质完全对称的话，就会相互湮灭掉，不留下任何东西。多亏了这种不对称性，使得我们能够生活在美丽的地球上。 该学院杰出教授谢尔顿·斯通（Sheldon Stone）表示，这些研讨结果都是首次发现。不过，此前已经有研讨在含有奇夸克（strange quark）或底夸克（bottom quark，又称美夸克）的根本粒子中调查到物质—反物质的不对称性。 谢尔顿·斯通与该学院高能物理研讨小组的成员首次丈量发现，D0介子和反D0介子衰变为更安稳副产物的方式存在差异，丈量的确定性达到了99.999%。 介子是一类亚原子粒子，由1个夸克和1个反夸克构成，二者通过强相互作用结合在一起。“此前有过许多丈量物质—反物质不对称性的测验，但截至目前，还没有人成功，”谢尔顿·斯通说，“这是反物质研讨的一个里程碑。”为了这项研讨，斯通与欧洲核子研讨中心（CERN）试验室的“大型强子对撞机底夸克试验”（Large Hadron Collider beauty，简称LHCb）研讨人员进行了协作。 这些研讨结果或许还预示着标准模型——描绘了根本粒子的相互作用——以外的新物理学。“在那一天到来之前，咱们还需要从理论上进行测验，以不那么深奥的方式来解说调查结果，”斯通解说道。  物质的每个粒子都具有相应的反粒子，除了电荷相反之外，在其他方面都彻底相同。举例来说，对氢原子和反氢原子的精确研讨揭示了超过十亿分之一位数的相似性。当物质粒子与反物质粒子触摸时，它们会发作湮灭，一起释放出能量——类似于大约140亿年前发作的大爆炸。“这便是为什么咱们周围的宇宙中如此短少天然反物质的原因，”谢尔顿·斯通说道。作为美国物理学会的会员，他获得了本年的帕诺夫斯基试验粒子物理学奖。 萦绕在谢尔顿·斯通心头的问题是物质和反物质之间“持平但相反”的性质。他说：“如果平等数量的物质和反物质在宇宙诞生时爆发，那么应该没有留下什么东西，只要朴实的能量。很显然，这种状况并没有发作。”因此，斯通和LHCb的研讨人员一直在寻找物质和反物质之间的奇妙差异，以了解为什么物质在宇宙中如此遍及。 答案或许来自欧洲核子研讨中心，借助那里的大型强子对撞机（LHC）——国际上最大、能量最高的粒子加速器——科学家能够通过质子磕碰来发生反物质。LHC发生的能量越高，磕碰过程中构成的粒子和反粒子就越多。 雪城大学高能物理研讨组的博士后研讨者伊万·波利亚科夫（Ivan Polyakov）等科学家正是在这些磕碰的“碎屑”中搜索粒子成分。“在咱们的国际中看不到反物质，因此咱们有必要人工制作反物质，”他说，“来自这些磕碰的数据使咱们了解衰变的过程，以及从不安稳粒子转化成更安稳副产物的过程。” 雪城大学的高能物理研讨组以其在夸克领域的开创性研讨著称。夸克是一种根本粒子，也是构成物质的根本单元。夸克有6种类型，或许称6种“味”，但科学家一般成对地描绘它们：上/下、粲/奇和顶/底。每对夸克都具有相应的质量和电荷分数——夸克是目前已知仅有根本电荷非整数的粒子。  除了底夸克之外，雪城大学高能物理研讨组还对粲夸克很感兴趣。尽管质量相对较大，但粲夸克在衰变为更安稳产物之前能够短暂存在。近期，该研讨组研讨了相同粒子的两个版别。一个版别包括一个粲夸克和一个反顶夸克；另一个版别包括一个反粲夸克和一个顶夸克。 从大型强子对撞机的数据中，，研讨人员识别了两个版别的粒子，其数量都以千万计，并核算出了每种粒子衰变为新副产物的次数。“关于两组粒子，两个或许结果之间的比例应该是相同的，但咱们发现二者存在大约十分之一的差异，”谢尔顿·斯通说道。“这证明了粲夸克物质和反物质粒子并不是彻底可交换的，”波利亚科夫弥补道，“从外面看粒子或许彻底一样，但它们在内部的行为有所不同。这正是反物质令人困惑之处。” 物质和反物质表现出不同行为的主意并不新鲜。此前对奇夸克和底夸克的研讨已经证明了这一点。谢尔顿·斯通总结称，这项研讨的独特之处在于，这是有史以来第一次有人证明了粲夸克的不对称性，“这是能够载入史册的发现。”
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