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英國(guó)科學(xué)家;釷同位素?fù)碛衅褚阎钕窭嫘蔚脑雍?/div>
2020-05-27 14:38:47來(lái)源: 科技日?qǐng)?bào)

現(xiàn)在的宇宙為何由物質(zhì)主導(dǎo)?這是物理學(xué)領(lǐng)域的一個(gè)重大未解之謎。英國(guó)科學(xué)家在最新一期《自然·物理學(xué)》雜志撰文指出,放射性元素釷的同位素釷-228或許是破解這一謎團(tuán)的關(guān)鍵。釷-228原子擁有迄今已知最像梨形的原子核,可使用類似釷-228原子核的核開(kāi)展新測(cè)試,從而找到正反物質(zhì)不對(duì)稱之謎的答案。

宇宙由電子等基本粒子組成,每個(gè)基本粒子都擁有自己的反粒子,它們質(zhì)量相同但電荷相反,反粒子組成的物質(zhì)被稱為反物質(zhì)。宇宙學(xué)標(biāo)準(zhǔn)模型指出,宇宙大爆炸產(chǎn)生了同樣數(shù)量的正反物質(zhì),但現(xiàn)在的宇宙幾乎完全由物質(zhì)組成,正反物質(zhì)不對(duì)稱也成為迄今物理學(xué)領(lǐng)域最大的未解之謎之一。

有理論指出,電偶極矩(EDM)可使正反物質(zhì)以不同速率衰減,從而解釋現(xiàn)在宇宙正反物質(zhì)不對(duì)稱之謎。有科學(xué)家提出,在電子等基本粒子內(nèi)部發(fā)現(xiàn)EDM方面,梨形核是理想的物理系統(tǒng),梨形意味著原子核通過(guò)使質(zhì)子和中子在核內(nèi)不均勻分布而產(chǎn)生EDM。研究人員現(xiàn)在發(fā)現(xiàn),釷-228原子的原子核擁有迄今已發(fā)現(xiàn)最明顯的梨形。

在最新實(shí)驗(yàn)中,西蘇格蘭大學(xué)的戴維·奧唐納博士及其團(tuán)隊(duì)以一塊釷-232樣品開(kāi)始,該樣品的半衰期為140億年,這意味著它的衰變非常緩慢。其衰變產(chǎn)生了釷-228核的激發(fā)量子力學(xué)態(tài),通過(guò)發(fā)射伽馬射線,研究人員在納秒內(nèi)創(chuàng)造出這種量子力學(xué)態(tài)的衰變。

隨后,他們使用迄今最先進(jìn)的閃爍探測(cè)器,來(lái)探測(cè)這些罕見(jiàn)且一閃而逝的衰變。而且,他們還借助檢測(cè)器和信號(hào)處理電子設(shè)備來(lái)精確測(cè)量激發(fā)量子態(tài)的壽命,精確度高達(dá)2萬(wàn)億分之一秒。而量子態(tài)的壽命越短,釷-228原子核的梨形就越明顯,研究人員發(fā)現(xiàn)EDM的機(jī)會(huì)也越多。

研究人員指出,與釷-228原子核類似的原子核可被確定為尋找EDM的理想候選者,科學(xué)家可在這些原子核上開(kāi)展新測(cè)試,從而破解正反物質(zhì)不對(duì)稱之謎。(劉霞)

關(guān)鍵詞: 釷同位素 原子核

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