阿尔法磁谱仪.pdfVIP

陬 cI3c一【 丽溶溶甏躺耋 阿 尔 法 磁 谱 仪 P 宇宙反物质的失踪和 普遍存在是 目前宇宙学两礁 能区的 射线流强的强度测量排除了在本超星系团尺度上(几十个兆 秒差距)反物质的存在。那么，结论将是，要么，反物质在大爆炸后 立即被某种不明机制所摧毁，要么，由于别的什么不明机制，物质与 反物质被分隔在空间中不同的区域，其尺度大．于超星团。人们一直希 望将反物质的缺少与不加新物理的宇宙模型相调和，但这方面的一切 努力均告失败。 我们 目前无法解释宇宙开始时存在的半数重子物质的命运。 旋涡星系中的旋转速度和星系团中的动力效应为我们提供了有力 的证据：要么是牛顿定律在星系尺度上破坏了，或者更可能是，我们 宇宙的大部分 (9O％)是由不发光 (暗)物质构成的。暗物质有几种可 能，它们通常分为 热”暗物质和 冷”暗物质，取决于宇宙早期普通物 质解耦时的相对论性质。比如，轻中微子明显是 热 暗物质的候选 物，而弱相互作用大质量粒子(WIMP)则常常被认作为 冷 暗物质的 候选物。 在这两种情况下，目前都不能解释我们这个宇宙中大多数质量的 起源。 为了解决天体物理中的这两个基本问题，美国航空航天局批准了 在阿尔法国际空间站(ISSA)上的阿尔法磁谱仪(AMS)计划． AMS在发现者号航天飞机 91次飞行时作首次试验飞行，并将 在阿尔法空间站上运行三年。AMS是 由中国、芬兰、法国、德国、 意大利、罗马尼亚、饿罗斯、瑞士和美国科学家组成的国际合作组提 出和建造的。 粒子物理和反物质 粒子与反粒子是由三个分立的对空对称性( 它们也是相对性场论的基础)联系起来的：电荷共轭(c)，宇称(P)和 时问反演(T)。如今，我们知道，这三种对称性每一个都可单独破坏 一 l5一 ’ - ， _ ● 、 ‘ ● 掉。但是，却总保持了这三者结合的交换条件下的基本相互作用的不 变性(CPT定理)。对于这一CPT定理的最好的检验也正是根据粒子 和反粒子的寿命和质量的比较而得到的，因为CPT变换将粒子和它 的反粒子联系起来了。因此，我们宇宙中的物质与反物质的不对称性 将与这些分立对称性的破坏密切相关 1967年，萨哈罗夫在解释宇 宙从对称演化为不对称的理论时指出，重子生成需要四个要素，其中 有三个(重子数破坏、C破坏和 CP破坏)是粒子物理的基本特性 无 论是粒子加速器实验还是质子衰变实验，都未能提出重子数破坏的证 据。然而，由于存在与重子电荷相随的长程力，因而重子数守恒就没 有坚定的理由。但是，除非粒子物理实验数据能对这些理论作出肯 定，在我们所在的这部分宇宙中所观测到的反物质的缺少仍将是重子 数破坏的最有力的证据。 CP破坏业已在KL介子的三种衰变中直接观测到： KL—． 兀一， KL—．兀0兀0 KL--*-Mv ， f是电子或p子 我们所在这部分宇宙中没有反物质，加上萨哈 罗夫的条件，提供 了另一个仅有的CP破坏证据。 由于作为重子生成起源的CP破坏发生在能量尺度和数量上都比 K系统大得多的情况下，宇宙中重子不对称性研究就为探索超越粒子 物理标准模型的工作提供了重要的信息。那些预言在所能观测到的宇 宙尺度上重子数对称的宇宙学模型，比起那些完全排斥反物质的模型 来说，可能涉及不同的CP破坏机制。因此，AMS对于我们所在的 超星系团之外是否含有暗物质区域的测定，将对了解粒子物理的