江苏龙网

  1. 首页 > 资讯 > 科技 > >

「宇宙」宇宙物质起源的证据，找到了？( 三 )


而来自T2K合作组织的这项最新研究成果 ， 在极大程度上满足了这一假设条件 。
「宇宙」宇宙物质起源的证据，找到了？
本文插图

T2K使用日本质子加速研究中心（J-PARC）加速器产生的μ子中微子和μ子反中微子束 ， 研究这些粒子和反粒子如何分别转变为电子中微子和电子反中微子 。
在实验中 ， 研究人员观察到 ， 长基线中微子和反中微子振荡的测量结果显示 ， 中微子比反中微子具有更高的震荡概率 。
这种差异由CP破坏相角表示 。 如果相角为0 ， 并且中微子和反中微子的行为相同 ， 则该实验将检测到大约68个电子中微子和20个电子反中微子 。
事实却并非如此 。 最终 ， T2K探测到了90个电子中微子和15个电子反中微子 。
「宇宙」宇宙物质起源的证据，找到了？
本文插图

也就是说 ， 在300公里的行程中 ， 中微子改变“味道”的可能性更高 ， 而反中微子的这一概率则相应地低于预期 。 中微子和它的反粒子振荡概率不一样 。
这是人类首次捕捉到中微子中的CP破坏现象 。
在中微子中发现CP对称性破坏 ， 暗示着更大的不对称性正在早期的宇宙中发挥作用 。 但中微子本身还是太渺小了 ， 无法完成这项工作 。
但是三种“味道”的中微子都可能与一种叫做“惰性中微子”的暗物质联系在一起 ， 它们之间的相互作用会打破宇宙的平衡 。
日内瓦大学物理学家 ， T2K合作组织发言人费德里克·桑切斯（Federico Sánchez）这样说道：
我们第一次捕获到中微子中 ， CP破坏的现象 。 是一个真正的里程碑 。
同时 ， 也高度证明了 ， 中微子和反中微子的行为是不同的 。
【「宇宙」宇宙物质起源的证据，找到了？】这一点同样是个大突破——尽管人们已经发现了其他粒子中有物质-反物质差异 ， 但那些差异太小了 ， 并不足以解释现实宇宙存在的现象 。
「宇宙」宇宙物质起源的证据，找到了？
本文插图

下一步实验 ， 需要收集足够的数据来证实这一新发现 。
因为当前T2K的结果处于统计意义的3σ水平 ， 如果完全排除物质—反物质对称性 ， 置信度会下降到2σ 。 而粒子物理学研究中 ， 通常要求置信度为5σ 。
德国马克斯-普朗克核物理研究所的中微子物理学家Werner Rodejohann对此持乐观态度 ， 因为在自然界中 ， 中微子和反中微子如此不同 ， 这将使证据累积的速度比预计快数年 。
桑切斯也说 ， 尽管目前的发现尚未满足解决物质起源问题的所有条件 ， “但显然正在朝正确的方向行进” 。
而目前的结果 ， 对下一步的研究有至关重要的指导意义 。
不过 ， 要达到5σ水平 ， 仅靠T2K实验是不太可能的 。
所幸 ， 物理学家们或许能在下一代中微子探测器中找到答案 ， 即将投入使用的此类探测器包括：
中国的JUNO ， 计划在2022年投入使用；
美国的DUNE ， 计划在2025年开始使用；
位于超级神冈附近的Hyper-Kamiokande ， 预计于2027年开始使用 。
下面简单介绍一下T2K合作项目 。
T2K的意思是东海（Tokai）到神冈（Kamioka） ， 是日本的一个国际性粒子物理学实验 ， 参与的国家包括日本、加拿大、法国、德国、意大利、韩国、波兰、俄罗斯、西班牙、瑞士、美国和英国 。
「宇宙」宇宙物质起源的证据，找到了？
本文插图

T2K实验旨在研究中微子在传播过程中如何从一种味道变为另一种味道 。 中微子束自日本东海岸的J-PARC加速器产生 ， 并被引导到日本西部山区的超级神冈中微子探测器 ， 中微子束强度和成分的变化 ， 能提供有关中微子性质的信息 。


推荐阅读


上一篇：美好，一直在身边@电子城转向新型科技服务业务显成效 科技服务收入占比持续增加

下一篇：#太阳能#赤峰红中照明公司太阳能路灯及新能源电源组件项目