在实验室中闪现物质-反物质对
2012-01-27许槑
自然杂志 2012年6期
在实验室中闪现物质-反物质对
何处是猎取希格斯玻色子(Higgs boson)或神秘粒子的场所,并在那里能设法做到物质与其反物质同时出现?看来,目前只有位于瑞士日内瓦附近欧洲核子研究中心的强大粒子加速器——大型强子对撞机(LHC)有此可能。在美国物理学会最近于波士顿举行的一次学术讨论会上,有两篇报告叙述了极微量的这种稀奇之物质-反物质对能够在实验室中闪现。
第一种是纯理论性的。马里兰大学的理论工作者Stephen Powell等建议给予物质质量的幽灵般的希格斯玻色子可能在被称为自旋冰(spin ice)的晶体中闪现。自旋冰的命名来源于在这些晶体中的量子力学自旋的有序化,酷似于由普通水所结冰中的氢原子。2008年当在这种晶体中发现藏匿着单个磁荷的磁单极子,而磁单极子又如一电荷那样围绕着自旋冰运动时,引起了物理学界的轰动,因为磁荷一般都是闭锁在自然成对的南北磁极中。
Stephen Powell说,自旋冰可能还隐藏着另一个秘密:在适当的条件下,它会呈现出更有序的状态,该状态可用当希格斯玻色子给予其他基本粒子质量时早期宇宙经受着的变化之数学描述来说明。如果是,则一个极类似于希格斯玻色子的实体将能潜伏在自旋冰内。
第二篇报告是有实际意义的。70多年前,意大利物理学家Ettore Majorana在研究隐藏在费密子(femions)身后的问题。电子、夸克等物质基本构件的一类粒子统称为费密子,每个费密子都有与其电荷相反但其他性质都一样的反粒子,如电子的反粒子是带正电的正电子。……
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