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中微子为什么要振荡?(下)

2015-10-21 09:23来源:科学松鼠会作者:Sheldon关键词:核聚变反应中微子质子收藏点赞

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看完中微子振荡的故事,大家一定想问,作为中微子的兄弟姐妹,夸克,电子们会不会也有振荡呢?答案是肯定的。实际上,由于夸克是参与强相互作用的粒子,夸克“振荡”的现象要比中微子振荡的发现早得多。只不过由于强相互作用的色禁闭,夸克不能独立存在,所以科学家观测到的是由(反)下夸克和奇夸克组成的K0介子振荡。为了描述这两代夸克和质量本征态之间的夹角,1963年(当时还没发现第3代夸克),卡比波(Cabbibo)引入了一个2乘2的矩阵。到了1973年,当时日本的年轻学生小林诚(Kobayashi)和益川敏英(Maskawa)发现,2乘2的矩阵好像“不够用”,就“顺手”弄了一个3乘3的矩阵出来(叫做CKM矩阵,是三者名字的缩写,这也从某种意义上预言了第三代夸克的存在)。三十多年之后的2008年,小林诚和益川敏英被授予诺贝尔物理学奖。笔者了解CKM矩阵的时候是2007年,当时年少无知,不知道这个工作如此重要。曾经幼稚的幻想,这有什么了不起,一会儿我就写个4乘4的,5乘5的矩阵出来!

原来CKM矩阵的意义不仅在于揭示了夸克这种基本粒子的性质,更重要的在于它体现了物理学中的CP破坏问题【注3,C和P分别代表物理学过程的两种对称性变换,CP破坏就是某个反应在CP共同变换下无法保持对称性】。物理学家们相信,宇宙诞生之初一定是正反物质各占一半,由于某些原因使得后来正反物质比例发生变化,没有完全湮灭成光子。而CP破坏是一种对称性的破坏,正好可以影响宇宙中正反物质的比例。因此,CKM矩阵不但是一个重要的工作,而且是个很要命的工作。看来我们的上帝把基本粒子Ctrl+C,Ctrl+V了三代,又让它们振荡来振荡去,并非任性胡闹,而是有深刻的原因啊!

原标题:中微子为什么要振荡?(下)
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