在宇宙的开头发生了什么,在第一个时刻?事实是,我们真的不知道,因为它需要巨大的能量和精确度,在实验室的这种短时间内了解宇宙。但是大型特罗龙撞机(LHC)的科学家们c在瑞士没有放弃。

现在我们LHCB实验在有史以来的两个粒子之间测量了质量的最小差异,这将使我们能够探索更多关于我们神秘的宇宙起源

粒子物理学的标准模型描述基本粒子这构成了宇宙,以及它们之间行动的力量。基本粒子包括夸夸,其中有六个:上升,向下,奇怪,魅力,顶部和底部。类似地,存在六个“百氏”,包括电子,一个较重的堂兄,称为μ子,仍然是较重的Tau,每个都具有相关的中微子。除了相反的电荷之外,还存在“所有夸克和Leptons的”反物质合作伙伴“的所有痕迹和颗粒。

标准型号实验验证至令人难以置信的准确度,但具有一些重要的缺点。138亿年前,宇宙是在大爆炸中创造的。该理论表明,这一事件应该产生平等的物质和“反物质”。然而,今天,宇宙几乎完全由物质组成。那是幸运的,因为反物质和物质歼灭了活力当他们见面时。

今天物理学中最大的开放问题之一是:为什么要多于反物质的问题。在早期宇宙中游戏的过程有利于对反物质的事项吗?要更接近答案,我们研究了一个重要的过程,这些过程转变为反物质,反之亦然。

夸克束缚在一起,形成称为放线的颗粒(包括构成原子核的质子和中子)或由夸克 - 抗型对组成的椎间盘。具有零电荷的胶位不断进行一种称为混合的现象,通过它们自发地变为其抗体颗粒,反之亦然。在这个过程中,夸克变成了反夸克,反夸克变成了夸克。

它可以这样做,因为量子力学,哪个治理宇宙在最小的鳞片上。根据这种反向直观的理论,颗粒同时可以在许多不同的状态下,基本上是许多不同粒子的混合,一个称为叠加的特征。只有在您衡量其状态时,它就会“选择”其中一个。例如,包含Charm夸克的D0称为D0的类型,是一种称为D1和D2的正常物质粒子的叠加。D0 meson在其抗粒子中再次变成振荡的速率,振荡取决于D1和D2的质量差异。

小群众

难以测量在D0椎间子里混合,但是它已经完成了然而,在2007年首次。到目前为止,没有人可以可靠地测量D1和D2之间的质量差异,该D2之间的质量差异决定了D0振荡到其抗披面中的速度。

我们最新的发现,在魅力大会上宣布,改变这个。我们测量了对应于6.4×10的质量差异的参数-6电子伏特(能源量)或10-38克,两种颗粒之间最小的质量差异之一。

然后,我们计算了D0及其反物质伴侣之间的振荡约为630皮秒(1 ps = 100万百万百万分钟)。这似乎很快,但D0梅森并不长久;在实验室中并不稳定,在仅0.4微秒后,在其他颗粒中脱落(衰减)。因此,在这种振荡发生之前,它通常会很长时间消失,构成严重的实验挑战。

关键是精确度。我们从理论上知道这些振荡遵循熟悉类型的波(正弦波)的路径。非常精确地测量波浪的开始,我们可以在我们知道的形状时推断它的全部。因此,测量必须在几个前沿达到记录精度。这是可以通过在LHC中产生的前所未有的魅力粒子来实现。

但为什么这是重要的?要理解为什么宇宙产生的反物质不如我们需要了解更多关于生产中的不对称的问题,这是一个称为CP违规的过程。已经表明,一些不稳定的颗粒以不同的方式衰减到它们对应的反物质颗粒。这可能是贡献在宇宙中的丰富物质,以前的发现它导致诺贝尔奖。

我们还希望在混合过程中找到CP违规。如果我们从数百万D0颗粒开始,我们会在一段时间后结束更多D0正常物质颗粒吗?了解振荡率是实现这一目标的关键步骤。虽然我们没有发现这次不对称,但我们的结果和进一步的精确测量可以帮助我们将来找到它。

明年,LHC将在长时间关闭之后开启,新的升级的LHCB检测器需要更多的数据,进一步提高这些测量的灵敏度。同时,理论物理学家正在研究新的计算来解释这一结果。LHCB物理计划也将被补充Belle-II实验在日本。这些是调查物质 - 反物质不对称和介子的振荡的令人兴奋的前景。

虽然我们无法完全解决宇宙的奥秘,但我们最新的发现已经将下一篇文章放在拼图中。新的升级的LHCB探测器将打开大门的精度测量时代,具有揭示尚未发现的现象,并且可能超出标准模型的物理学。谈话

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图像信用:MotionStock.Pixabay.

Martha Hilton是曼彻斯特大学的博士候选人,在Cern的LHCB实验中致力于Cherm实验。她是魅力物理工作组的成员,对早期职业倡议和纳入科学的纳入和多样性有积极的兴趣。

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