美能源部資助印第安納研究組 創(chuàng)建新粒子探測器

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據(jù)美國趣味科學(xué)網(wǎng)站9月8日報道，美國能源部最近向印第安納大學(xué)能量和物質(zhì)探測中心的一個研究團隊提供了120萬美元的資金，資助他們創(chuàng)建一種新的超精確的粒子探測器Belle Ⅱ，從而用于調(diào)查一些似乎違背基本的物理學(xué)法則的基本粒子奇特的屬性和行為。研究人員表示，新型探測器收集到的數(shù)據(jù)有望“打開新物理學(xué)的大門”或開啟“超越標(biāo)準(zhǔn)模型的新物理學(xué)”。

物理學(xué)標(biāo)準(zhǔn)模型被認(rèn)為是粒子物理學(xué)領(lǐng)域的黃金標(biāo)準(zhǔn)，它描述了粒子的行為；準(zhǔn)確預(yù)測了希格斯玻色子等粒子的存在。盡管標(biāo)準(zhǔn)模型獲得了多項實驗支持，但其仍然無法揭示物理學(xué)領(lǐng)域的很多謎團，比如暗物質(zhì)的存在。理論認(rèn)為，宇宙間27%的物質(zhì)為暗物質(zhì)，其不發(fā)光也不釋放能量，因此，無法被直接探測到。

另外，物理學(xué)家們認(rèn)為，新的Belle Ⅱ探測器或許也能提供更多與宇宙間物質(zhì)和反物質(zhì)不均勻分布有關(guān)的信息，反物質(zhì)由與組成物質(zhì)的粒子擁有相反電荷的粒子組成。

以前的理論認(rèn)為，粒子和其反粒子應(yīng)該數(shù)量相等，行為一致。但2001年，物理學(xué)家們使用第一臺Belle探測器，證明了一種非常奇特的粒子行為——CP破壞(CP破壞是物理學(xué)尤其是粒子物理學(xué)中的一個術(shù)語和定理，它說明弱相互作用下宇稱不守恒)。科學(xué)家們使用B-玻色子和反B-玻色子粒子進行的實驗證明，物質(zhì)粒子和其反物質(zhì)粒子的行為并不一致。物理學(xué)家們認(rèn)為，CP破壞可以解釋宇宙為什么由物質(zhì)而非反物質(zhì)組成。

第一代Belle探測器已經(jīng)證實了其他并不符合標(biāo)準(zhǔn)模型的粒子的存在，現(xiàn)在，科學(xué)家們正在對其進行升級以使其更精確，且收集到的數(shù)據(jù)更多，為以前的50倍。物理學(xué)家們將使用升級后的Belle Ⅱ探測器進行同樣的實驗。

Belle Ⅱ探測器將駐扎在位于日本東京附近的日本高能物理研究所(KEK)的粒子物理實驗室內(nèi)。這臺探測器將與該實驗室新的超級高能加速器——世界上亮度最強、精度最高的瞬時B介子加速器SuperKEKB攜手合作，后者會通過使用超強的電子束流將電子和質(zhì)子一起粉碎。Belle Ⅱ探測器也將擁有一臺像素閱讀器，這會提升其分辨率，且能幫助物理學(xué)家們更好地追蹤粒子。

Belle Ⅱ?qū)嶒瀸⒂?015年開始進行。Belle Ⅱ探測器將對位于瑞士日內(nèi)瓦的大型強子對撞機(LHC)進行的實驗進行補充， 2012年7月，LHC的科學(xué)家們證實了希格斯玻色子的存在。盡管希格斯玻色子的發(fā)現(xiàn)為標(biāo)準(zhǔn)模型提供了更扎實的佐證，但物理學(xué)家們正在使用LHC提供的數(shù)據(jù)，尋找超越標(biāo)準(zhǔn)模型的粒子行為的證據(jù)。(劉霞)