未知新粒子X(jué)揭開(kāi)宇宙兩大秘密
我聯(lián)系了費米嘗試室的Matt Buckley,進(jìn)一步地詢(xún)問(wèn)這個(gè)迷人假設的影響。他是一位同樣引用了《物理世界》論文的粒子物理學(xué)家。他澄清了幾個(gè)重要的問(wèn)題。
回到我們宇宙誕生之初，物質(zhì)和反物質(zhì)不絕碰撞、互相湮滅。湮滅的過(guò)程隨著(zhù)我們的宇宙慢慢冷卻下來(lái)而逐步減慢，物質(zhì)和反物質(zhì)本應該一樣多，但實(shí)際上不是的。
第一，理論上，這個(gè)新的"X"方案導致了物質(zhì)/反物質(zhì)差池稱(chēng)性為零，也就是說(shuō)，組成所有已知物質(zhì)的重子數量和所有看不見(jiàn)的暗物質(zhì)數量平衡——這個(gè)表述比前一個(gè)更精準。
大自然似乎至今對物質(zhì)都略顯偏愛(ài)：違反所謂CP對稱(chēng)的現象多次在嘗試室中被證實(shí)。衰減的亞原子似乎更樂(lè )意形成物質(zhì)粒子而不是反物質(zhì)粒子。但是，這僅僅是一種輕微的傾向，以至于在現實(shí)世界難以觀(guān)測到物質(zhì)和反物質(zhì)的不服衡現象。
如果你關(guān)注人類(lèi)探尋難以琢磨的暗物質(zhì)的最新進(jìn)展，你可能已經(jīng)注意到《物理世界》最新引用《物理評論快報》的一篇論文，文中提議一種未知的"X"粒子作為弱作用重粒子（WIMPs）的候選者。
相反，物質(zhì)粒子比反物質(zhì)粒子略多一些。從星系到塵螨，我們可視宇宙中的一切都是物質(zhì)的，因為在長(cháng)時(shí)間的湮滅戰中物質(zhì)取得了最終勝利。
如果費米嘗試室的結論是正確的，對付物質(zhì)生成論將是個(gè)壞動(dòng)靜。但是如果CoGent和DAMA的結論是正確的話(huà)——他們的結論只要求7或8GeV的能量，比理論預期的100GeV要小很多——那么暗物質(zhì)粒子”看來(lái)和我們預期的不太一樣“，Buckley說(shuō)，在某種水平上物質(zhì)生成論或者某種相似的斗膽的新模型將可能取代現有的WIMP模型。
根據假設，"X"粒子要么衰釀成一個(gè)中子，要么衰釀成兩個(gè)假設的未知粒子，我們稱(chēng)它們?yōu)?Y"和"Θ"（物理學(xué)家在命名方面簡(jiǎn)直缺乏新意）。同時(shí)，一個(gè)反"X"粒子要么衰釀成一個(gè)反中子，要么衰釀成兩個(gè)未知的粒子：反"Y"粒子和反"θ"粒子。
特別的收獲是，"X"粒子還能解決另一個(gè)困擾已久的宇宙謎題：為什么宇宙中物質(zhì)多于反物質(zhì)？（物理學(xué)家稱(chēng)之為“重子差池稱(chēng)”。）
科學(xué)家甚至想出了一種檢測反"Y"和反"θ"粒子對的要領(lǐng)（它們是反"X"粒子衰變的產(chǎn)品）。它們和WIMPS差異，好比它們不會(huì )湮滅。但是它們可能導致質(zhì)子衰變，如果這個(gè)假設被證明是正確的，這將是一個(gè)大問(wèn)題。因為在現有粒子物理的尺度模型中質(zhì)子是不能衰變的。
第二，我問(wèn)Buckley是不是所有的這些意味著(zhù)WIMPs很可能就是暗物質(zhì)的最佳候選者，因為它們在世界各地被做了海量的嘗試?；卮鸷芎?jiǎn)短：“WIMPs不是獨一的答案?！钡撬鼈冊诶碚撋先匀缓苤匾?。
我們仍將看到違反CP守恒的現象。"X"粒子更傾向于衰變?yōu)橹凶佣皇俏粗膬煞N粒子。但是這個(gè)現象被反"X"粒子抵消了：反"X"粒子更傾向于衰變?yōu)槲粗膬煞N反粒子而不是反中子。
Buckley引用了最近一些關(guān)于暗物質(zhì)的嘗試成果，它們是互相矛盾的。一方面是美國科進(jìn)系統公司（CoGeNT）和DAMA/LIBRA小組，另一方面是費米嘗試室（FERMI），它將決定Davoudiasl等人物質(zhì)生成論的命運，同時(shí)增補CoGeNT公司和DAMA/LIBRA小組的結論，因為兩方面結論不但一點(diǎn)爭議。（至少還有另外兩個(gè)嘗試組在研究暗物質(zhì)，CDMS小組和XENON10小組）
我們在這里討論的“陰陽(yáng)”現象是從《物理世界》那篇論文中聯(lián)想到的。Davoudiasl等人提出一種正反"X"粒子對的假設："X"粒子誕生于物質(zhì)衰變，反"X"粒子誕生于反物質(zhì)衰變。他們把這個(gè)過(guò)程成為“物質(zhì)生成論”。
“對我們而言，重子的CP鏡像對稱(chēng)需要被沖破?！盉uckley解釋說(shuō)?！鞍赐ɡ^(guān)點(diǎn)，暗物質(zhì)不是反物質(zhì)，宇宙僅有破損鏡像的一半。根據物質(zhì)生成論，宇宙是有鏡像的兩面，但是鏡像對稱(chēng)仍需要沖破?！?br>
也許實(shí)際存在的反物質(zhì)比我們觀(guān)測到的多的多，因為我們看不見(jiàn)它們。也許由"X"粒子構成的反物質(zhì)其本質(zhì)就是暗物質(zhì)。
物質(zhì)生成論僅僅是”一種關(guān)于暗物質(zhì)很有趣很奇特的處理懲罰要領(lǐng)“：即很小的質(zhì)量（對比于每個(gè)質(zhì)子1Gev只有幾Gev）可以和核子彼此湮滅，使得其成為一種奇特的具有可丈量性的方案。
那么這種差池稱(chēng)到底是如何發(fā)生的呢？布魯克海文（Brookhaven）的Hooman以及他在加拿大國家嘗試研究中心（TRIUMF）和英屬哥倫比亞大學(xué)的同事們揣摩在宇宙嬰兒期的神秘粒子"X"將是解決大自然界暗物質(zhì)之謎和重子差池稱(chēng)之謎的關(guān)鍵。
Buckley謹慎地指出正是因為所有探測暗物質(zhì)的嘗試都沒(méi)有證實(shí)WIMPs需要那么大的能量（100GeV),所以也沒(méi)有強有力的證據證明新的物質(zhì)生成論是正確的。但是，他說(shuō)，”這是對現有WIMP理論的一個(gè)挑戰，我們必需盡快尋找新的方案。物質(zhì)生成論只是眾多新觀(guān)點(diǎn)中的一個(gè)?！本拖癖姸辔锢韺W(xué)的大謎題一樣，讓我們拭目以待吧。
如果用一個(gè)反"Y"粒子碰撞一個(gè)質(zhì)子，該質(zhì)子將衰釀成一個(gè)"θ"粒子和一個(gè)K中介子。而K中介子能被任何質(zhì)子衰變探測儀探測到，好比日本的超等神岡探測器（精度最高）。
我身邊很多人常常問(wèn)重子差池稱(chēng)的問(wèn)題，好比“為什么物質(zhì)比反物質(zhì)要多？”（事實(shí)上我曾經(jīng)也這么問(wèn)過(guò)）由于很難用一兩個(gè)句子將這個(gè)復雜的問(wèn)題解釋清楚，凡是簡(jiǎn)化的描述就足夠了。但是這次不是這樣。
而B(niǎo)uckley說(shuō)，更準確的提問(wèn)應該是“為什么可見(jiàn)的核子多于反核子？”。那是因為和物質(zhì)生成論一樣，沖破物質(zhì)和反物質(zhì)的對稱(chēng)也是有須要的。
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