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【科普知识】宇宙间还存在全新的未知粒子吗
作者:本站编辑 文章出自: 发布时间:2017-11-16 17:29:51
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过去100多年来,质子、中子、电子等基本粒子陆续被发现。面对这些成绩,有人甚至说,宇宙间的基本粒子被发现得差不多了,即使有,也可以用现有的理论解释,因而不会给人们带来太大的惊奇。不过,在日本工作的一个国际科学家小组最近的新发现有可能推翻这一预言。
该研究小组2003年8月中旬在美国芝加哥举行的国际会议上宣布,该小组发现了一种用现有理论无法解释的物理现象,这一现象表明可能存在全新的未知粒子。如果这一发现得到进一步验证,有可能导致有关基本粒子新理论的诞生。
研究人员用日本文部科学省高能加速器研究机构的“B介子工厂”加速器让电子和质子以近于光速的速度相撞,制造基本粒子“B介子”和“反B介子”。在1.5亿对“B介子”和“反B介子”中,科学家发现有68个“B介子”衰变后“电荷宇称”破坏测量值违反了“标准理论”的预测。
目前关于基本粒子的最被认可的理论是“标准理论”,它约在30年前确立,现已发现的基本粒子都可以根据这一理论来进行解释。“标准理论”认为,物质由夸克和轻子组成。夸克构成原子核,原子核周围是属于轻子范畴的电子,两者合起来组成原子,原子又组成分子。这些粒子通过4种不同的力即强力、弱力、电磁力和万有引力发生作用。
发现现有理论解释不了的现象,往往预示着科学理论将出现新的突破。比如,100多年前,科学家曾发现光速不变现象和光电效应,这些现象都无法用当时的理论解释,直到新的理论相对论和量子论诞生后才获得圆满解释。因此,寻找“标准理论”解释不了的现象成为一些物理学家的研究重点之一。
爱因斯坦的相对论既可以解释牛顿力学能够解释的现象,又可解释一些牛顿力学解释不了的现象。类似的,一些科学家也在尝试在包含“标准理论”的前提下实现理论突破,他们提出了“超对称性理论”的假说。根据这一假说,宇宙间还应当存在与普通基本粒子相对应的一族新粒子。科学家这次发现的68个“怪异”的“B介子”很可能预示着存在未知新粒子。如果这一推论能被证实,那么就预示着将有一个新的基本粒子理论诞生。
“B介子工厂”是世界上性能最强的加速器之一,可以制造大量的“B介子”和“反B介子”。“B介子”是基本粒子的一种,是科学家重要的研究对象之一。科学家已经利用这一装置做出一些有价值的新发现。
这一研究小组计划3年后把观测数据由68例增加到300例,并提高统计精确度,进一步确定该现象是否动摇了“标准理论”。
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