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迄今最精確測量證實CPT對稱性依然成立

  • 發(fā)布時間：2015-10-12 09:29:37  來源：科技日報  作者：佚名  責(zé)任編輯：羅伯特

　　科技日報北京10月11日電 （記者劉歲晗）長久以來，物理學(xué)家一直致力于以更高的精度驗證粒子在電荷共軛、空間反射、時間反演之后，物理定律不變的CPT對稱性。參與歐洲大型強子對撞機（LHC）中重離子探測器實驗（ALICE）的科學(xué)家在線發(fā)表于《自然·物理學(xué)》的文章稱，他們對粒子的質(zhì)量和電荷做了迄今為止最精確測量，結(jié)果顯示CPT對稱性依然成立。

　　在實證科學(xué)中，一個很重要的問題是，如果將測量范圍擴大幾個量級，現(xiàn)有公式和理論是否依舊成立。研究報告指出，此次試驗中推導(dǎo)出的粒子與反粒子的荷質(zhì)比，相較40余年前的研究精確度推進了兩個數(shù)量級，從而以前所未有的精度在輕核范圍內(nèi)確證了CPT不變性。

　　ALICE探測器所進行的高能鉛離子對撞能夠以近似相等的速率生成原子核與對應(yīng)的反原子核，依靠高精度追蹤技術(shù)和粒子識別技術(shù)，科學(xué)家能夠捕獲重離子在高能碰撞過程中的各項數(shù)據(jù)，探測質(zhì)子和中子形成原子核的過程與反質(zhì)子和反中子形成反原子核的過程的細微差異。

　　通過曲率半徑和飛行時間計算，可以推導(dǎo)出粒子的荷質(zhì)比，它對CPT對稱性的證實有著決定性的作用。高精度飛行時間探測器可以探測粒子與反粒子的到達時間，其精確度為80皮秒，結(jié)合時間投影室中測到的能量損失數(shù)據(jù)，科學(xué)家可以得到關(guān)于重氫核與反重氫核，以及氦-3原子核與反氦-3原子核，或是其他類似實驗中粒子在運行軌跡的曲率和飛行時間方面的數(shù)據(jù)，進而推導(dǎo)出它們的荷質(zhì)比差異。研究結(jié)果顯示，被測的粒子與反粒子有著相同荷質(zhì)比。故此，研究人員確認了原子核及其反粒子在現(xiàn)有測量范圍內(nèi)存在CPT對稱性。

　　除了該項研究，在ALICE工作的科研人員還借由電磁熱量計和新開發(fā)的用于探究LHC重離子碰撞中更罕見現(xiàn)象的Sampa芯片，對電子進行測量，試圖了解重夸克（璨夸克和底夸克）的生成。

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