经由大型强子对撞机(Large Hadron Collider,LHC)的重离子侦测仪ALICE(A Large Ion Collider Experiment,ALICE)的帮助,物理学家证实了自然中基本对称性的存在。经由精密测量粒子质量及电荷, São Paulo大学( University of São Paulo,USP)及Campinas大学( University of Campinas,UNICAMP)的研究者们证实了粒子及反粒子的原子核在正反共轭空间反射时间( charge, parity, and time ,CPT)有对称性。八月十七日Nature Physic s刊登了这个结果,将帮助科学家更加了解宇宙定律。
这个研究团队使用ALICE(一种以高精确度追踪及辨认能力闻名的仪器)测量高能量重离子撞击产生的粒子。研究的目的是找出质子和中子在原子核中结合的微小差别,并将此差别与反粒子们在反核子中的结合做比较。研究者也希望经由ALICE帮助他们更了解重夸克(如灿夸克及美夸克)的产生。
“在大爆炸后,产生了每一个粒子都产生一个对应的反物质。在粒子物理界有非常重要的疑问:是否所有的物理定律皆展示特有的 CPT对称性,而这个研究测量证实原子核与反核子之间有基本对称』,任教于São Paulo大学物理学会,同时也是ALICE巴西团队研究员的Marcelo Gameiro Munhoz教授说。
研究员在实验中测量重氢(deuterons)跟反重氢(antideuterons)的质电荷比(mass-over-charge ratio)与氦-3跟反氦-3质电荷比的差别。研究者以此数据结合最新的高解析度测量值去比较质子和反质子的性质。正如我们所知,LHC是大量粒子加速器及ALICE是找寻重离子(铅)撞击的专门器材。当铅离子对撞,会产生大量粒子和反粒子。数据显示这些粒子结合时,几乎同时形成原子核及反核子,可以再进行更详尽的比较。
研究团队也测量侦测仪的磁场中的粒子路径曲度及粒子飞行时间来计算质电荷比。测量侦测仪的磁场中的粒子路径曲度及粒子飞行时间后,就可以拿来决定原子核与反核子的质电荷比。
有许多基础物理定律相关理论,这个实验中得到物质与电荷的测量值会帮助物理学家找出较优秀的理论。科学家有希望经由了解这些结果,找出物质与反物质得之间的关系。[更多理论:里埨物理学家在太空结构中发现电脑代码]
Munhoz在一份声明中说:这些定律阐述了各种物质交互作用的本质,所以知道物理交互作用不是经由粒子电荷逆转(particle charge reversal),比价转换( parity transformation),空间坐标(spatial coordinates)和时间反转(time inversion)的反映而改变是很重要的。这最重要的疑问为是否物理定律在这样的状况下仍是维持不变。