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，來探測(cè)這些罕見且一閃而逝的衰變。而且，他們還借助檢測(cè)器和信號(hào)處理電子設(shè)備來精確測(cè)量激發(fā)量子態(tài)的壽命，精確度高達(dá)2萬億分之一秒。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