宇宙微波背景辐射检验CPT对称性

电荷共轭-宇称-时间反演(CPT)联合对称性是粒子物理中的一种基本对称性.检验CPT对称性是检验标准模型及发现新物理等基础科学研究的重要途径.本文将介绍利用高精度的宇宙微波背景辐射(CMB)的观测和实验检验CPT对称性的方法,以及最新进展.通过与其他实验的比较我们发现CMB对CPT对称性的检验精度更高.

反物质的观测与相互作用探索

在我们所处的世界,正反物质的不对称性是物理学领域的未解之谜。反物质研究是国际上高能物理领域的热点,有关反物质研究的进展对我们认识物质结构有着重要的启示。

反物质研究进展

宇宙正反物质的不对称性起源是当今科学的重要未解之谜.本文简要评述反物质研究历程和近期国际上的相关研究热点.重点阐述了近些年来,在相对论重离子碰撞实验中取得的反物质研究进展,包括发现首个反物质超核(反超氚)、反物质氦4、反超氢4、反质子相互作用的首次测量、正反超氚核的质量和结合能的精确测量等.在此基础上,我们讨论了(反)轻核产生的不同物理机制.同时,也介绍了反氢原子实验、太空探测反物质等方面取得的最新成果,并讨论这些进展对认识物质结构的启示.

反质子相互作用的测量和研究进展

随着对反物质研究的深入,人们需要迫切知道反质子之间的相互作用力是怎样的,是否与质子之间的作用是对称的。对这个作用力的测量,有助于我们理解反物质原子核的形成机制以及对物质-反物质对称性的理解。为此,我们STAR探测器合作组利用相对论重离子加速器中金核-金核碰撞中产生的丰富的反质子,通过反质子-反质子动量关联函数的测量,并扣除了通过其他粒子衰变过来的次级反质子与其他反粒子关联的污染,精确地构建了反质子-反质子关联函数。然后,结合量子多粒子关联理论,定量提取出反质子-反质子的有效力程和散射长度这两个基本作用参数。研究表明,在实验精度内,反质子间的相互作用与正质子保持一致。反质子-反质子之间的强相互作用存在着吸引,它们可以克服由于同号(负电荷)的反质子-反质子之间的库伦排斥而结合成反物质原子核。这项研究首次实现了对反物质间相互作用力的测量,为进一步研究反原子核的形成和属性奠定了基础。同时为电荷共轭-空间反射-时间反演(CPT)对称性的检验提供了一种新的方式,对人类深刻认识物质世界的构成及其运动规律具有重要意义。

反质子间相互作用的研究

随着对反物质研究的深入,人们需要迫切知道反质子之间的相互作用力是怎样的,是否与质子之间的作用是对称的。对这个作用力的测量,有助于我们理解反物质原子核的形成机制以及对物质-反物质对称性的理解。为此,STAR合作组利用相对论重离子加速器中金核-金核碰撞中产生的丰富的反质子,通过反质子-反质子动量关联函数的测量,并扣除了通过其他粒子衰变过来的次级反质子与其他反粒子关联的污染,精确地构建了反质子-反质子关联函数。然后,结合量子多粒子关联理论,定量提取出反质子-反质子的有效力程和散射长度这两个基本作用参数。研究表明,在实验精度内,反质子间的相互作用与正质子保持一致。反质子-反质子之间的强相互作用存在着吸引,它们可以克服由于同号(负电荷)的反质子-反质子之间的库仑排斥而结合成反物质原子核。这项研究首次实现了对反物质间相互作用力的测量,为进一步研究反原子核的形成和属性奠定了基础。同时为CPT对称性的检验提供了一种新的方式,对人类深刻认识物质世界的构成及其运动规律具有重要意义。