2019-06-06 21:21:02
一个巨大的保温瓶如何帮助理解反物质

物理学家试图回答的一个重要问题是宇宙中所有反物质都发生了什么。宇宙是由物质和反物质粒子的热汤产生的(例如,反电子的反粒子是正电子)。但是数十亿年前发生的事情使平衡变得重要,反物质消失了。事实上,如果没有发生这种情况,我们人类就不会在这里:当反物质和物质粒子碰撞时,它们会转化为纯粹的能量。

为了解决这个谜团,加州理工学院的研究人员正在参与一个雄心勃勃的多机构项目,称为中子电偶极矩实验,或由美国能源部和国家科学基金会资助的nEDM。该项目将在大约三年内在田纳西州橡树岭国家实验室进行一项实验。我们的想法是在中子中寻找所谓的电偶极矩 - 这是一种中子内的电荷使得中子的一侧比另一侧更负的现象。这种失真,如果足够大,可能表示物理学中称为电荷奇偶校验或CP的一种对称性的破坏,这是解释宇宙中没有反物质所必需的。

加州理工学院正在构建实验的一个关键部分 - 如上图所示的巨型低温容器,以及用于产生磁场的磁屏蔽和线圈。在cryovessel内部的实验,可以被认为是一个巨大的热水瓶,将被冷却至低于绝对零度的0.5度或0.5开尔文(-459华氏度)的温度。我们的想法是在腔室内的磁场中旋转超冷中子,就像MRI机器在我们体内旋转质子一样。然后将施加电场,研究人员将寻找中子旋转方式的微小变化 - 电偶极矩的指示。 nEDM实验的灵敏度相当于测量地球直径的变形小于人类头发厚度的百分之一。

加州理工学院的团队希望在大约一年半的时间内向橡树岭提供带有磁屏蔽和磁场线圈的低温容器。

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