达夫观察 巨大的反物质粒子撞向南极洲,科学家早在数十年前就对此发出预测

达夫观察 巨大的反物质粒子撞向南极洲,科学家早在数十年前就对此发出预测

地球上最遥远的粒子检测器已经检测到有史以来能量最高的反物质粒子:一种巨大的反物质粒子 , 以相当于6300只飞蚊的(相对而言)的雷鸣能量撞击进入南极洲冰层 。

据悉 , 这起撞击事件发生在2016年 , 但研究人员仅在3月10日发表在《自然》杂志上的一篇论文中确认了该事件的细节 。这种抗中微子是纤细的 , 难以检测到的被称为中微子的粒子的反物质对应物 , 它以几乎光速与南极冰中某处的电子发生碰撞 。生命科学报道 , 那次碰撞导致被埋没的IceCube中微子天文台探测到的粒子飞散 。 世界上最大的中微子探测天文台之一的IceCube , 是过去十年中负责许多重要的高能中微子研究的设施 。现在 , IceCube天文台的物理学家报告称 , 粒子阵雨包含了一个长期以来被理论证实却从未发生过的事件的证据 , 该事件被称为“ 格拉肖 (Glashow)共振” 。
巨大的反物质粒子撞向南极洲 , 科学家早在数十年前就对此发出预测 , 这一事件在1960年就被预测到了 , 但在现实世界中从发生过 。 早在1960年 , 当时在丹麦的北欧理论物理研究所担任研究员的物理学家斯蒂芬·格拉肖预测 , 当一个高能反中微子与一个电子相撞时 , 它会产生一种重而短暂的粒子 , 称为W玻色子 。 格拉肖的预测依赖于粒子物理标准模型的基本规则 , 这一理论支配着研究人员如何理解从原子内部到光到反物质的一切 。
【达夫观察|巨大的反物质粒子撞向南极洲,科学家早在数十年前就对此发出预测】
巨大的反物质粒子撞向南极洲 , 专家还无法确定此粒子是如何产生的 。 探测格拉肖共振是对标准模型的有力证实 , 但这要求中微子携带的能量 , 要远远超过1960年或2021年以来任何粒子加速器所能产生的能量:6.3千万亿电子伏(PeV) 。
人们通常很难理解高能粒子所涉及的数字 , 宇宙学测量已经表明 , 常见中微子的质量不超过0.1eV(电子伏) , 每天每秒钟都有数千个来自宇宙的低能量中微子穿过你的身体 , 却没有明显的影响 。 一个能量为6.3千万亿电子伏(PeV)的中微子完全是另一种庞然大物 。 根据欧洲物理实验室欧洲核子研究中心的说法 , 一万亿电子伏(TeV)相当于一只蚊子以每小时1英里(1.6公里)的速度飞行的能量 。 6.3PeV就是6300TeV 。 所以 , 把一只蚊子变成6300只(或者把它加速到8.2马赫 , 是F-16最高速度的四倍多) , 你就得到了格拉肖共振所需的单个无穷小粒子的能量 。
另一种理解6.3 PeV的方法在于:这是大型强子对撞机最大能量的450倍——欧洲核子研究中心的17英里长(27公里) , 耗资数十亿美元的加速器 , 负责探测希格斯玻色子——经过持续升级 , 到本世纪20年代末应该能够生产出来 。
考虑到巨大的能量需求 , 没有人相信仅用人类工具就能发现格拉肖共振 。 但是 , 探测从天而降的粒子的IceCube天文台 , 得到了浩瀚宇宙的帮助 。 2016年撞击南极洲冰层上的粒子产生了特有的粒子簇 , 研究人员现在表示 , 这些粒子来自衰变的W玻色子 , 这是一种基本粒子 , 和Z玻色子一样 , 被认为是造成弱力的主要原因 , 这就是6.3PeV的反中微子和格拉肖共振的迹象信号 。

专家无法确定什么宇宙加速器产生了巨大的反物质粒子 , 但他们认为 , 更多的事件应该有助于他们改进完善他们的模型 , 无论什么自然空间产生多么极端的粒子 , 并向地球发射它们 。

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