为何现在宇宙物质多于反物质？ 中微子或是背后推手

　　本报记者 刘 霞 综合外电

根据大爆炸理论和粒子物理理论，宇宙起源于大约137亿年前的一次大爆炸。在宇宙诞生之初，能量转化为同样多的正物质与反物质，这两种物质相遇会发生剧烈爆炸，转化为能量，并归于湮灭。可是目前宇宙中的天体均为正物质，没有发现反物质天体。

为什么现在的宇宙间充满了正物质而非反物质呢？这是物理学领域最大的谜团之一。英国《自然》杂志8月12日报道说，在近日于美国芝加哥举办的第38届高能物理国际会议(ICHEP)上，日本科学家们给出了一个解释：中微子这种亚原子粒子在物质形态和反物质形态的表现不同。不过，他们也表示，还需要收集更多数据才能对此解释进行确认。

中微子究竟为“何方神圣”

在粒子物理学里，标准模型是一套描述强力、弱力、电磁力这三种基本力，以及组成所有物质的基本粒子的理论。自从20世纪70年代标准模型建立后，一直久经考验而屹立不倒。但上个世纪90年代，有一种粒子公然藐视其规则，它就是中微子。根据理论，中微子不具有质量，但实际情况是，1998年，物理学家利用日本一个矿内的超级神冈探测器，发现中微子具有质量——尽管不足电子的十亿分之一。

参与美国费米国家加速器实验室NuMI离轴中微子实验(NOVA)的物理学家基斯·马特拉称，从那时开始，世界各地的中微子实验如雨后春笋一样冒出，而且科学家们也慢慢意识到，他们或许可以以这一粒子为突破口获得新的发现和解释。“它们是标准模型中的缺口。”

中微子有3种：电子中微子、μ子中微子和τ子中微子。中微子不带电，质量极小。根据量子力学，不同的中微子之间可以相互转换，我们称之为中微子振荡。

正反中微子行为有别

在现在的宇宙中，物质明显比反物质多，物理学家们观察了一些物质粒子和反物质粒子，如K介子和B介子的行为差异，但并不足以解释物质为何会超越反物质，取得支配地位。

一个答案可能是超重粒子在宇宙诞生初期，采用不对称的形式衰变产生了更多的物质。有科学家认为，中微子一种超重的“亲戚”可能是“幕后推手”。根据这一理论，如果中微子和反中微子现在表现得不一样，那么，其更古老的对应物也应该存在同样的不平衡，这或许可以解释为什么物质比反物质多。

为了测试这一想法，日本从东海到神冈的中微子实验(T2K)的研究人员探究了物质和反物质中微子行进时，在三种“味”之间振荡的差异。他们从位于日本东海海边的质子加速器研究中心发射出一束μ子中微子，到295公里远的超级神冈探测器(这个地下铁罐装满了5万吨水)。研究人员计算出了在此过程中，有多少电子中微子出现——这是μ子中微子在整个旅程中变形成另一种中微子的信号。随后，他们使用一束介子反中微子，重复了这一实验。

美国罗切斯特大学的物理学家岩本幸之助(音译)在出席ICHEP时表示，两束中微子的表现略有不同。

该研究团队认为，如果物质和反物质的行为没有差异，那么，他们将在探测器内发现24个电子中微子和7个电子反中微子(因为反物质更难生成和探测)，但结果他们发现了32个中微子和4个反中微子。纽约州立大学石溪分校的物理学家、T2K实验成员姜常金(音译)说：“这表明，物质和反物质的振荡方式并不一样。”