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宇宙中消失的反物質去哪？可利用對核反應敏感的核放射分子追查
July 8, 2021 by Emma stein Tagged: CP 破壞, 反物質, 大爆炸, 放射性分子自然科學
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按照當今宇宙學模型，大爆炸後宇宙應該產生相等數量的粒子與反粒子，然而觀測表明如今宇宙幾乎找不到反物質，它們去哪了？麻省理工學院團隊最近一篇新研究表示，或許可以嘗試透過測量放射性分子對核反應的微小差異，進一步檢測物質與反物質不對稱的 CP 破壞現象。
根據愛因斯坦著名的質能關係式──E=mc²，宇宙大爆炸早期曾產生數量相當的物質與反物質，隨後大部分物質與反物質（antimatter）相遇、相吸、碰撞並湮滅，只剩下少部分物質構成現今宇宙。至於為什麼遺留下來的多數是正粒子、反粒子消失去哪了，這就是當前物理學中熱烈討論的 CP 破壞（CP violation）問題。
根據麻省理工學院團隊一篇新研究，放射性分子對於自然界其他分子看不到的核現象更加敏感，或許我們可以利用這些放射性分子來檢測 CP 破壞。
自然界中大多數原子都有一個對稱的球形原子核，中子和質子在其中均勻分佈，但在鐳等某些放射性元素中，原子核呈奇怪的梨形，中子和質子在其中分佈不均，物理學家假設這種怪異形狀會加劇 CP 破壞，若能檢測這些分子，也許能試著解開宇宙創造的謎題。
利用一種新技術，研究人員創造了可以精確控制中子數的短壽命放射性分子，接著選擇不同同位素（每個同位素比另一個多一個中子）的相同分子測量各自量子能級，沒想到從中發現因單個中子差異所引起幾乎察覺不到的核變化。
雖然放射性分子的缺點也很明顯，它們非常不穩定，團隊需要把握在極短時間內快速生成並檢測，但這些微弱效應很可能由暗物質引起，或與新的物理機制相關，若能進一步檢測，或許有機會看見違反對稱性的物理效應。
New clues to why there’s so little antimatter in the universe
Why there’s so little antimatter in the universe?
（首圖來源：麻省理工學院）
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