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英国科学家表示:钍同位素拥有迄今已知最像梨形的原子核

2020-05-27 14:38:41    来源:科技日报

现在的宇宙为何由物质主导?这是物理学领域的一个重大未解之谜。英国科学家在最新一期《自然·物理学》杂志撰文指出,放射性元素钍的同位素钍-228或许是破解这一谜团的关键。钍-228原子拥有迄今已知最像梨形的原子核,可使用类似钍-228原子核的核开展新测试,从而找到正反物质不对称之谜的答案。

宇宙由电子等基本粒子组成,每个基本粒子都拥有自己的反粒子,它们质量相同但电荷相反,反粒子组成的物质被称为反物质。宇宙学标准模型指出,宇宙大爆炸产生了同样数量的正反物质,但现在的宇宙几乎完全由物质组成,正反物质不对称也成为迄今物理学领域最大的未解之谜之一。

有理论指出,电偶极矩(EDM)可使正反物质以不同速率衰减,从而解释现在宇宙正反物质不对称之谜。有科学家提出,在电子等基本粒子内部发现EDM方面,梨形核是理想的物理系统,梨形意味着原子核通过使质子和中子在核内不均匀分布而产生EDM。研究人员现在发现,钍-228原子的原子核拥有迄今已发现最明显的梨形。

在最新实验中,西苏格兰大学的戴维·奥唐纳博士及其团队以一块钍-232样品开始,该样品的半衰期为140亿年,这意味着它的衰变非常缓慢。其衰变产生了钍-228核的激发量子力学态,通过发射伽马射线,研究人员在纳秒内创造出这种量子力学态的衰变。

随后,他们使用迄今最先进的闪烁探测器,来探测这些罕见且一闪而逝的衰变。而且,他们还借助检测器和信号处理电子设备来精确测量激发量子态的寿命,精确度高达2万亿分之一秒。而量子态的寿命越短,钍-228原子核的梨形就越明显,研究人员发现EDM的机会也越多。

研究人员指出,与钍-228原子核类似的原子核可被确定为寻找EDM的理想候选者,科学家可在这些原子核上开展新测试,从而破解正反物质不对称之谜。(刘霞)

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