Only Perception: 物理學家創造奇異的「反超粒子」

2010-04-02

物理學家創造奇異的「反超粒子」

Strange Antihyperparticle Created
http://www.physorg.com/news189181142.html

March 30, 2010

(PhysOrg.com) -- 在美國能源部 Brookhaven 國家實驗室中工作的物理學家，其中九位來自 UC Davis，最近創造出某些自大霹靂後就不曾見過的奇怪物質 -- 一種由「反超氚核（antihypertriton）」與「奇夸克」所組成的反物質。一篇描述這項研究的論文這個月發表在 Science 期刊的網站上。

如果研究者所能創造與研究的粒子數量足夠，他們就能開始著手對付物理學中的艱深難題，例如：為何宇宙全都由物質組成， Manuel Calderon de la Barca Sanchez 表示，UC Davis 的物理學副教授，同時也是此計畫團隊的一部份。

氚核（triton）是氫同位素氚（tritium）的原子核：包含一個質子與二個中子。中子是由三個夸克所構成，包含二個「下夸克」與一個「上夸克」。在超氚核（hypertriton）中，其中一個中子被一種稱為 lambda hyperon（λ超子，λ重核子）的粒子所取代，那包含一個「上夸克」、一個「下夸克」以及一個「奇夸克」。超氚核大約在 50 年前的一次實驗室實驗中短暫現身過，Calderon 說。

當 Calderon 及其同僚使用 Brookhaven 的 Relativistic Heavy Ion Collider（相對重離子對撞機）使二個金原子以巨大速度猛烈撞擊後，他們偵測到反超氚子。在這些碰撞中所釋出的能量在「夸克--膠子電漿（quark-gluon plasma，類似宇宙誕生數微秒後所存在的那些）」中創造出新粒子。

反超氚子，一如其名所示，是一個超氚子中的上、下與奇夸克被相對的反物質所取代（反上夸克、反下夸克、反奇夸克）。

這些粒子的衰變如此快速，以致於 Brookhaven 實驗只能夠記錄到它的特殊衰變產物。這些研究者從 1 億次碰撞中收集到大約 70 個反超氚子的證據。

能製造這些反原子核為核物理學開啟了新的領域，Calderon 說。

根據理論，在大霹靂中應有數量相等的物質與反物質被創造。然而，假若事情真是這樣，這二類物質早該彼此消滅，什麼都不留下。但事實上，大霹靂產生了一個可觀察的宇宙，絕大部份由物質所構成 -- 同時還包括罕見與轉瞬間消失的反物質粒子。物理學家稱此為「荷--宇稱違逆」（CP violation，charge-parity violation），而這是物理學中至今未解的最大問題之一。

這篇 Science 論文由 STAR Collaboration 所著作，那由 13 國 54 個單位所組成。超氚子資料的分析由 Kent 州立大學的 Jinhui Chen，（目前任職上海應用物理研究所）所完成。UC Davis 的成員除 Calderon 之外，還包括物理教授 Daniel Cebra；榮退教授 Jim Draper；博士後研究 Debasish Das 與 Haidong Liu；研究物理學家 Juan Romero 以及畢業生 Brooke Haag、Rosi Reed 與 Evan Sangaline。

※ 相關報導：

＊ Observation of an Antimatter Hypernucleus
http://www.sciencemag.org/cgi/content/abstract/sci;328/5974/58