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新研究第一次探寻暗物质与反物质的联系

2019年11月19日7:14 环球解密

    宇宙中为什么正物质比反物质多那么多?暗物质到底由什么构成,为什么至今一无所获?在最新一项实验中,科学家检测一种新的理论:也许暗物质与反物质的相互作用,是揭开这些谜题的关键所在?

    反物质的稀少和捕捉暗物质的一无所获可以说是当代科学界的两大谜题。

    物理学家想不明白为什么在宇宙起源的时间点、或者刚诞生的初期,正物质和反物质的量不是对等的生成;也不明白理论推测大量存在的“暗物质”,包括多种假想的粒子,却一个都探测不到。

    日本研究机构里肯(Riken)的基本对称实验室(Fundamental Symmetries Laboratory)设计了一个史无前例的实验,探查暗物质是不是造成宇宙中正物质比反物质多得多的原因。

    这一新实验背后的理论提出,如果暗物质与正物质和反物质的互动存在不同的效果,这有可能导致正反两种物质数量的不平衡,就可以解释为什么如此多的正物质存在,而不会与反物质发生湮灭。

    这项国际合作的“重子反重子对称性实验”(BASE)就是探测反物质与暗物质相互作用的首个尝试。研究人员采用反质子与轴子(axion)进行实验。轴子只是理论猜想的多种暗物质粒子中的一种。

    这次实验中研究人员没有观测到轴子对反质子产生的影响,但是主要研究者、里肯基本对称实验室的研究员斯莫拉(Christian Smorra)说,这在探测暗物质与反物质可能产生的相互作用的道路上实现了进展。

    加拿大研究正物质反物质的粒子加速中心TRIUMF的研究员莫里西(David Morrissey)评价,里肯的实验是世界领先的研究,只是轴子可能不是最佳的暗物质假想粒子。“我认为这个领域没有谁认为哪个暗物质的假想粒子一定是正确的。”

    这项研究上周发表在《自然》(Nature)杂志上。

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