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標 題: [摘錄]物質與反物質的性質截然不同
發信站: 銘傳築夢別境 (Fri Aug 6 21:09:29 2004)
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粒子物理學家很高興的宣布：他們發現物質與反物質的行為究竟差在哪裡。這個研
究成果，可以用來解釋為何我們所處的這個宇宙主要是由物質所構成，而不是原先
科學家設想的物質與反物質各佔一半。
位在美國的史丹佛線性加速中心（Stanford Linear Accelerator Center，SLAC）
的BABAR實驗，利用該中心的PEP-II加速器使電子和正電子互相撞擊，以產生稱為
B介子（B mesons）和反B介子（anti-B mesons）的奇異粒子對。這種重粒子對的
生命期非常短，之後便會衰變為質量較輕的其他次原子粒子，如K介子（kaons）和
π介子（pions）等，BABAR便可偵測這些較輕的粒子。
BABAR實驗發言人Marcello Giorg表示：如果物質和反物質之間的特性沒有差異，
則B介子和反B介子的存在時間或衰變速率應該相同。但是，他們的實驗結果卻顯示
兩者的衰變速率差異甚大，在2億對B介子與反B介子對中，有910個案例是B介子衰
變成K介子和π介子，但只有696個案例是反B介子衰變成K介子和π介子，兩者的衰
變並不相同，或是說，不對稱。
BANAR實驗以前也曾經觀測過物質-反物質的不對稱性質，但這卻是首次利用簡單統
計物質和反物質會衰變成同一狀態的數量來驗證物質與反物質的差異性，這個現象
稱為「direct CP violation」效應，由蘇俄物理學家Andrei Sakharov提出，他認
為物質-反物質不對稱性質的差異性高達13％。類似的效應也發生在K介子和反K介
子對之間，但差異性只有百萬分之4。物理學家很早之前就曾預測B介子和反B介子
對之間的這種direct CP violation效應，但一直不曾觀測到。
宇宙初始，物質與反物質的數量應該是相同的，但是所有觀測結果都顯示：我們現
在所處的宇宙卻只由物質所組成。為什麼？反物質到哪兒去了？因此這次的BABAR
實驗成果，是個相當重大的突破，它告訴我們：就是因為物質與反物質的微小差異
，使得兩者間的不平衡逐漸加大，最後終至讓物質主導整個宇宙。
相關研究成果發表在2004年7月30日物理評論期刊快訊（Physical Review Letters
）中。（http://arxiv.org/abs/hep-ex/0407057）
參考資料來源：http://www.pparc.ac.uk/Nw/BABAR_CP.asp
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