在粒子物理学中|粒子物理学的基本理论
在粒子物理学中 , CP对称性指电荷共轭奇偶性对称性 , 是电荷共轭对称的C对称性和奇偶性对称的P对称性的组合 。 CP对称性指出 , 如果粒子的空间坐标反转(“镜像”或P对称) , 则粒子与其反粒子互换(C对称)时 , 物理定律应该相同 。
宇宙中的物质-反物质不对称是现代物理学中的一大谜团 。 它体现了在一个物理过程中所谓的CP对称被破坏了 。 它对解释今天宇宙中物质的数量超过反物质的数量有极其重要的意义 。
1964年CP对称破坏首先在中性K介子的衰变中被实验证实 , 1980年美国物理学家詹姆斯·克罗宁(JamesCronin)和瓦尔·菲奇(ValFitch)因此被授予诺贝尔物理学奖 。
在粒子物理学中 , K介子(Kaon , 标记为K)是带有奇异数这一量子数的四种介子的任一种 。 在夸克模型中 , 我们知道它们含有一个奇夸克(或其反夸克) , 及一个上或下夸克的反夸克(或其夸克) 。
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由上夸奇的反夸克组成的K介子 , 能弱而强地分解成三个介子 , 中间的步骤包括一个W玻色子和一个胶子 , 分别由上面K介子衰变的费曼图中的蓝色正弦波和绿色螺旋表示 。
自从在1944年被发现之后 , K介子为物质基础相互作用的性质提供了大量的信息 。 在建立粒子物理学标准模型基础的过程中 , 它有着不可或缺的角色 , 例如强子的夸克模型及夸克混合的理论 , 这一理论以小林-益川模型而闻名于世 , 日本物理学家小林诚和益川敏英因此于2008年获得诺贝尔物理学奖 。
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这一理论描述了顶类型和底类型夸克之间通过W粒子弱相互作用的耦合强度 , 预测了当时尚未发现的至少三族以上的夸克 , 并可用以解释弱相互作用中的电荷宇称对称性破缺 。
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日本物理学家于去年在日本质子加速器研究中心进行的KOTO实验宣布 , 发现长寿中性K介子KL稀有衰变的四个潜在实例 。
法国欧洲核子研究组织(CERN)进行了三年涉及27个机构的约200名科学家的实验也演示了一种新技术 , 该技术可以捕获和测量被称为K介子的亚原子粒子的超罕见衰变 。
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对这一现象的精确测量暗示了1970年代所开发的标准模型之外的新物理学 。 最近 , 佛罗里达州立大学的物理学家认为 , 他们对被称为K介子的亚原子粒子的这一超罕见衰变实验结果有了新的物理学解释 。 这一新的物理学观点发表在最近的《物理评论通讯》上 。 以前不可预测的粒子或新型的粒子相互作用可以解释意想不到的罕见的K介子衰减事件 。
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【在粒子物理学中|粒子物理学的基本理论】物理学家们提出了一种新的粒子(图中黄色) , 以解释最近报道的稀有钾离子(图中蓝色)衰减为中性介子(图中橙色)的现象 。 科学家们提出 , 这种衰变实际上是一种新的、短暂的粒子 , 在类似实验中难以被发现 。
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这一观察违反了物理学的标准模型 , 该模型解释了宇宙的基本基本力并对所有已知的基本粒子进行了分类 。 根据他们的计算 , 新粒子可能有两种可能性 。 在一种情况下 , K介子可能会衰变成一个介子 , 一种质量约为电子的270倍的亚原子粒子 , 和某种不可见的粒子 。 或者 , KOTO实验的研究人员可能已经目睹了物理学家完全未知的某些事物的产生和衰变 。
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