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<p>在BASE项目中开发的潘宁陷阱的图表反质子在欧洲核子研究中心通过用质子轰击原子核而产生然后制动它们从左边进入陷阱几个100个反粒子(紫色)存储在供应陷阱中一个反质子(红色)在陷阱中旋转,以便测量其电荷质量比同时,氢化物离子(绿色)停在电极上信用:Fabienne Marcastel,Georg Schneider / BASE-Collaboration有史以来最精确的实验比较质子和反质子的质量揭示了粒子之间没有差异,确定质子和反质子的质量与小数点后十一位相同我们的世界的存在是不言自明的大爆炸创造物质和反物质同等对比唯一一个构成宇宙中天体的物质,最终留在后面,是日德合作项目BASE的重点,其中包括研究来自海德堡马克斯普朗克核物理研究所和其他机构的人员在瑞士欧洲核子研究中心的实验中,科学家已经确定质子和反质子的质量与小数点后十一位相同在此过程中,他们创造了新的精确记录用于测量物质和反物质之间的对称性基于最新发现,BASE研究人员现在通过比较质子和反质子的磁矩来深入研究宇宙中物质过剩的原因粒子物理学家很清楚他们的世界观是然而,他们目前无法弥补这些缺点虽然粒子物理学的标准模型可以解释所有已知基本粒子的存在及其相互作用,但有些观察结果根本不符合理论</p><p>例如,标准模型确实如此不解释物质和反物质之间的不对称:虽然物质和反物质我们在宇宙开始时它们以相同的数量重新创造,它们随后在大部分时间内相互消灭 - 这种现象在物质遇到反物质时就会发生然而宇宙中仍有大量物质物理学家因此想要支撑理论大厦标准模型甚至重新制定以纠正其缺陷为此,他们正在寻找弱点的详细实验证据,例如物质和反物质之间的差异这是BASE项目的目的,是Baryon Antibaryon Symmetry Experiment Baryons的简称和反基因是亚原子粒子 - 像质子和反质子 - 由三个基本粒子组成,即夸克和反夸克</p><p>在寻找物质和反物质之间的无穷小差异时,BASE研究人员测量了质子和反质子的电荷质量比基本上,他们称这两个粒子在这样做,他们比较了物质和a系统中的指示器精度是以前可能的四倍精度“我们发现电荷与质量的比例相当于69万亿的一部分,”欧洲核子研究中心科学家,BASE项目发言人Stefan Ulmer说</p><p>结果证实理论认为物质和反物质之间没有质量差异如果研究人员发现质量存在差异,那么就会对标准模型产生质疑,并对粒子物理学的更基本理论产生怀疑“但是自然总是对惊喜有好处,“海德堡Max Planck核物理研究所所长Klaus Blaum和BASE合作伙伴之一说道</p><p>因此,我们必须尽可能精确地检查模型”为了衡量质子研究人员提出了一个聪明的方法:它们在Penning陷阱中捕获带电粒子,其中cles受到电场和磁场的限制磁场迫使粒子每秒旋转大约3000万次作为比较:一次旋转骑行需要5到10秒如果它旋转得更快,骑手会很快变得生病旋转频率显示电荷与质量的比率尽管潘宁陷阱中带电粒子的速度,研究人员能够非常精确地确定旋转的数量 因为旋转频率取决于粒子的电荷与质量比,这是一种确定电荷质量比的极其​​精确的方法然而,在BASE项目实验中有一个复杂的问题并不是每个人都会期望“它是仍然很难将电压精确地设置为小数点后十一位,“Klaus Blaum解释说,然而研究人员必须达到的目的是将质子和反质子弹射到Penning陷阱中然后他们不得不在陷阱中产生电场</p><p>负电压以捕获带正电的质子相反,它们必须使用与先前使用的负电压紧密匹配的正电压来对带负电的反质子进行处理,因为几乎不可能产生相同的电场,或者至少众所周知,两种粒子的强度,物理学家想出了另一个巧妙的技巧他们测量了质子和反质子n使用单个电场进行实验首先,它们将两个电子连接到质子,从而将其转换为带负电的氢离子</p><p>这样就可以使用正电压来包含质子和带负电荷的反质子质子和反质子</p><p>磁矩会有所不同“如果我们可以测量质子本身会更好,”Klaus Blaum说道,幸运的是,电子的质量及其结合能非常精确地知道,因此质子的价值及其质量可以很容易地从氢离子的电荷质量比来确定“通过这种方式,我们进行了世界上最精确的测量,比较了质子和反质子的质量”</p><p>通过他们的实验,研究人员获得了一个新的物质和反物质比较的水平“近年来对反物质粒子的研究取得了巨大进步,”欧洲核子研究中心总干事罗尔夫·豪尔说: BASE已达到的精确程度“BASE研究人员现在希望利用他们所获得的技能继续寻找物质和反物质之间的差异</p><p>测量质子和反质子的磁矩是一种非常有前途的追踪方法物质和反物质之间的差异,Stefan Ulmer说研究人员已经测量了质子的磁矩现在他们计划确定反质子的相应值“我们刚刚恢复测量,”Stefan Ulmer说道</p><p>科学家希望这种方法将提供有用的证据来解释为什么我们的世界存在出版物:S Ulmer等,“反质子与质子电荷与质量比的高精度比较”,Nature 524,196-199(2015年8月13日); doi:101038 / nature14861来源:

作者:农帷代