北京時(shí)間3月25日消息，據(jù)國外媒體報(bào)道，美國雪城大學(xué)藝術(shù)與科學(xué)學(xué)院的物理學(xué)家證明，含有粲夸克（charm quark）的物質(zhì)和反物質(zhì)根本粒子在衰變上存在不同。也就是說，如果物質(zhì)和反物質(zhì)完全對稱的話，就會相互湮滅掉，不留下任何東西。多虧了這種不對稱性，使得我們能夠生活在美麗的地球上。

該學(xué)院杰出教授謝爾頓·斯通（Sheldon Stone）表示，這些研討結(jié)果都是首次發(fā)現(xiàn)。不過，此前已經(jīng)有研討在含有奇夸克（strange quark）或底夸克（bottom quark，又稱美夸克）的根本粒子中調(diào)查到物質(zhì)—反物質(zhì)的不對稱性。

謝爾頓·斯通與該學(xué)院高能物理研討小組的成員首次丈量發(fā)現(xiàn)，D0介子和反D0介子衰變?yōu)楦卜€(wěn)副產(chǎn)物的方式存在差異，丈量的確定性達(dá)到了99.999%。

介子是一類亞原子粒子，由1個(gè)夸克和1個(gè)反夸克構(gòu)成，二者通過強(qiáng)相互作用結(jié)合在一起。“此前有過許多丈量物質(zhì)—反物質(zhì)不對稱性的測驗(yàn)，但截至目前，還沒有人成功，”謝爾頓·斯通說，“這是反物質(zhì)研討的一個(gè)里程碑。”為了這項(xiàng)研討，斯通與歐洲核子研討中心（CERN）試驗(yàn)室的“大型強(qiáng)子對撞機(jī)底夸克試驗(yàn)”（Large Hadron Collider beauty，簡稱LHCb）研討人員進(jìn)行了協(xié)作。

這些研討結(jié)果或許還預(yù)示著標(biāo)準(zhǔn)模型——描繪了根本粒子的相互作用——以外的新物理學(xué)?！霸谀且惶斓絹碇?，咱們還需要從理論上進(jìn)行測驗(yàn)，以不那么深?yuàn)W的方式來解說調(diào)查結(jié)果，”斯通解說道。

物質(zhì)的每個(gè)粒子都具有相應(yīng)的反粒子，除了電荷相反之外，在其他方面都徹底相同。舉例來說，對氫原子和反氫原子的精確研討揭示了超過十億分之一位數(shù)的相似性。當(dāng)物質(zhì)粒子與反物質(zhì)粒子觸摸時(shí)，它們會發(fā)作湮滅，一起釋放出能量——類似于大約140億年前發(fā)作的大爆炸?！斑@便是為什么咱們周圍的宇宙中如此短少天然反物質(zhì)的原因，”謝爾頓·斯通說道。作為美國物理學(xué)會的會員，他獲得了本年的帕諾夫斯基試驗(yàn)粒子物理學(xué)獎(jiǎng)。

縈繞在謝爾頓·斯通心頭的問題是物質(zhì)和反物質(zhì)之間“持平但相反”的性質(zhì)。他說：“如果平等數(shù)量的物質(zhì)和反物質(zhì)在宇宙誕生時(shí)爆發(fā)，那么應(yīng)該沒有留下什么東西，只要樸實(shí)的能量。很顯然，這種狀況并沒有發(fā)作?！币虼?，斯通和LHCb的研討人員一直在尋找物質(zhì)和反物質(zhì)之間的奇妙差異，以了解為什么物質(zhì)在宇宙中如此遍及。

答案或許來自歐洲核子研討中心，借助那里的大型強(qiáng)子對撞機(jī)（LHC）——國際上最大、能量最高的粒子加速器——科學(xué)家能夠通過質(zhì)子磕碰來發(fā)生反物質(zhì)。LHC發(fā)生的能量越高，磕碰過程中構(gòu)成的粒子和反粒子就越多。

雪城大學(xué)高能物理研討組的博士后研討者伊萬·波利亞科夫（Ivan Polyakov）等科學(xué)家正是在這些磕碰的“碎屑”中搜索粒子成分?！霸谠蹅兊膰H中看不到反物質(zhì)，因此咱們有必要人工制作反物質(zhì)，”他說，“來自這些磕碰的數(shù)據(jù)使咱們了解衰變的過程，以及從不安穩(wěn)粒子轉(zhuǎn)化成更安穩(wěn)副產(chǎn)物的過程。”

雪城大學(xué)的高能物理研討組以其在夸克領(lǐng)域的開創(chuàng)性研討著稱?？淇耸且环N根本粒子，也是構(gòu)成物質(zhì)的根本單元。夸克有6種類型，或許稱6種“味”，但科學(xué)家一般成對地描繪它們：上/下、粲/奇和頂/底。每對夸克都具有相應(yīng)的質(zhì)量和電荷分?jǐn)?shù)——夸克是目前已知僅有根本電荷非整數(shù)的粒子。

除了底夸克之外，雪城大學(xué)高能物理研討組還對粲夸克很感興趣。盡管質(zhì)量相對較大，但粲夸克在衰變?yōu)楦卜€(wěn)產(chǎn)物之前能夠短暫存在。近期，該研討組研討了相同粒子的兩個(gè)版別。一個(gè)版別包括一個(gè)粲夸克和一個(gè)反頂夸克；另一個(gè)版別包括一個(gè)反粲夸克和一個(gè)頂夸克。

從大型強(qiáng)子對撞機(jī)的數(shù)據(jù)中，，研討人員識別了兩個(gè)版別的粒子，其數(shù)量都以千萬計(jì)，并核算出了每種粒子衰變?yōu)樾赂碑a(chǎn)物的次數(shù)?！瓣P(guān)于兩組粒子，兩個(gè)或許結(jié)果之間的比例應(yīng)該是相同的，但咱們發(fā)現(xiàn)二者存在大約十分之一的差異，”謝爾頓·斯通說道。“這證明了粲夸克物質(zhì)和反物質(zhì)粒子并不是徹底可交換的，”波利亞科夫彌補(bǔ)道，“從外面看粒子或許徹底一樣，但它們在內(nèi)部的行為有所不同。這正是反物質(zhì)令人困惑之處?！?/div>