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科學家給出了反物質最精確的測量,卻加深我們為何存在的疑問

讓物理學家夜不能寐的問題之一:為什麼宇宙中存在比反物質更多的物質

科學家們已經做出了最精確的反物質測量,結果只是加深為什麼生命及其宇宙中的一切會存在的疑問。

新的測量結果表明,反物質和物質在非常高的精度上的表現完全相同。然而,這些新的測量方法無法回答物理學中最大的問題之一: 如果相等的物質和反物質在宇宙大爆炸期間形成,為什麼我們今天的宇宙是由物質構成的?

我們預言宇宙是以對立面的平衡為基礎的。對於構成物質的每一種"正常"粒子,都有一個質量相同的共軛反粒子,具備相反的電荷。比如電子具有相反的正電子,質子有反質子等等。

然而,當物質和反物質相遇時,它們相互湮滅,質量轉化為能量。物理學家們認為,宇宙大爆炸應該產生了具有相同數量的物質和反物質,並且它們確保會與對方的相互湮滅,讓原始宇宙失去生命的要件。然而,我們現在是在一個幾乎完全由物質構成的宇宙中。

如果反物質和物質的行為方式一樣,我們不知道為什麼物質能在宇宙大爆炸中倖存下來,而反物質則沒有?

回答這個問題的最好方法之一就是儘可能精確地測量物質及其共軛的反物質的基本性質,並比較這些結果。如果物質和相關反物質的性質之間有輕微的差別,那將能提供解決這個物理學最大問題的第一個線索。

但是如果科學家想操縱反物質,他們必須使盡手段才能做到。近年來,一些物理學家開始研究反氫或者說是氫的反物質對應物,因為氫是"我們在宇宙中最好理解的物質之一",製造反氫原子通常涉及將90000個反質子與300萬個正電子混合以產生50,000個反氫原子,其中僅有20個被28厘米長圓柱形管中的磁體捕獲用於進一步研究。

在4月4日出版的自然雜誌上發表的一項新成果中,研究了反氫原子在較低能態和高能態間躍遷時,發射或吸收的光的頻率。

研究人員的測量結果顯示,反氫原子的能級和吸收的光能量與其氫對應物一致,精確度為萬億分之二。

那麼反物質的最精確測量甚至告訴我們什麼?正如預期的那樣,氫和反氫物質和反物質的行為是一致的。 現在,我們只知道它們在萬億分之幾的測量中是相同的。然而,萬億分之二的測量並不排除這樣的可能性,即這兩種類型的物質的某些行為會在更高的精度水平上出現偏離。

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