氢的光谱指纹与其镜像双胞胎的光谱指纹之间的新比较结果已经出来,这个消息令人沮丧? 它们的匹配度精确到万亿分之二。
如果事实证明它们有哪怕一点点不同,物理学家也许终于有办法解释为什么我们的宇宙包含的物质比宇宙中的物质多。。 但尽管结果仍然令人兴奋,科学最大的谜团之一仍未解开。
这个发现本身确实是破纪录的? 对大约 15,000 个反氢原子的光波进行了前所未有的光谱特性分析。
制造所有这些反氢原子本身就是一项技术壮举,更不用说容纳它们并测量它们的光波频率了。
CERN 的物理学家已经过去大约 18 个月了首次成功测量反氢的光谱指纹,自从他们跟进研究以来大约九个月通过测量发出的光由不到 200 个反物质原子组成。
在这两种情况下,物理学家测量了反氢的正电子在两个位置之间来回跳跃时产生的光的频率。
据他们所知,它与氢电子在相同位置之间移动产生的光的频率相同。
这项最新成果代表了技术的重大飞跃,并将测量精度从万分之四的误差降低到万亿分之二。
我们比以往任何时候都更有信心,翻转镜像宇宙氢上的电荷不会改变它发光的方式。
这是好消息和坏消息之一。
首先是好消息。
这一发现有助于将粒子物理学中对称性破坏的地方细化两个数量级。
当我们要理解为什么我们的宇宙看起来是这样的时候,对称性是一个重要的问题,特别是当我们观察粒子的电荷、空间和时间等事物时。
想象一个不同的宇宙,其中所有这些事情都被颠倒了,例如如果负数变成正数,方向翻转,时间倒转。 我们最终还会拥有一个与我们今天生活的宇宙相似的宇宙吗?
过去的实验表明,如果我们只翻转电荷或改变方向,力在粒子尺度上的作用就会存在一些微小的差异。
但是,时间倒流的完全反物质“镜子”宇宙应该看起来就像我们的宇宙,至少在物理定律方面是如此。
因此,为我们所谓的设定新的限制电荷奇偶校验时间 (CPT) 不变性如果你是一名研究粒子对称性的物理学家,当我们将氢翻转为反氢时,这是有用的东西。
现在,坏消息。 我们的宇宙一开始在同一空间内有等量的物质和反物质。
从理论上讲,让这些对称的伙伴彼此相邻应该要求它们相互抵消,这将不会留下任何东西来建造行星、太阳和人类。
物质和反物质之间应该有微小的区别吗? 如果 CPT 对称性的完美组合被以最小的方式破坏了? 那么我们可能有办法解释为什么我们现在有大量剩余物质来构建星系宇宙。
但是,如果有这样的差异的话,这个实验并没有发现。 这意味着它小于万亿分之二,否则我们就找错了对象。
另一条值得探索的潜在途径涉及幽灵粒子,被认为是它自己的反粒子。
多项大型实验目前正在解决这个问题。
如果它是反物质与物质合二为一,说服因素采用一种形式而不是另一种形式可能有助于解释宇宙中物质的普遍存在。
如果他们空手而归呢? 我们可能需要再等一段时间才能了解我们存在的原因。
这项研究发表于自然。