迄今最精確測量證實CPT對稱性依然成立
- 發佈時間：2015-10-12 09:29:37 來源：科技日報 責任編輯：羅伯特
科技日報北京10月11日電 （記者劉歲晗）長久以來，物理學家一直致力於以更高的精度驗證粒子在電荷共軛、空間反射、時間反演之後，物理定律不變的CPT對稱性。參與歐洲大型強子對撞機（LHC）中重離子探測器實驗（ALICE）的科學家線上發表于《自然·物理學》的文章稱，他們對粒子的品質和電荷做了迄今為止最精確測量，結果顯示CPT對稱性依然成立。
在實證科學中，一個很重要的問題是，如果將測量範圍擴大幾個量級，現有公式和理論是否依舊成立。研究報告指出，此次試驗中推導出的粒子與反粒子的荷質比，相較40餘年前的研究精確度推進了兩個數量級，從而以前所未有的精度在輕核範圍內確證了CPT不變性。
ALICE探測器所進行的高能鉛離子對撞能夠以近似相等的速率生成原子核與對應的反原子核，依靠高精度追蹤技術和粒子識別技術，科學家能夠捕獲重離子在高能碰撞過程中的各項數據，探測質子和中子形成原子核的過程與反質子和反中子形成反原子核的過程的細微差異。
通過曲率半徑和飛行時間計算，可以推導出粒子的荷質比，它對CPT對稱性的證實有著決定性的作用。高精度飛行時間探測器可以探測粒子與反粒子的到達時間，其精確度為80皮秒，結合時間投影室中測到的能量損失數據，科學家可以得到關於重氫核與反重氫核，以及氦-3原子核與反氦-3原子核，或是其他類似實驗中粒子在運作軌跡的曲率和飛行時間方面的數據，進而推導出它們的荷質比差異。研究結果顯示，被測的粒子與反粒子有著相同荷質比。故此，研究人員確認了原子核及其反粒子在現有測量範圍記憶體在CPT對稱性。
除了該項研究，在ALICE工作的科研人員還借由電磁熱量計和新開發的用於探究LHC重離子碰撞中更罕見現象的Sampa晶片，對電子進行測量，試圖了解重夸克（璨夸克和底夸克）的生成。
