科学超级神冈探测器捕捉到了什么？小小中微子是否能解释整个宇宙？ |

简介：物质与反物质，或许正是因为不对称，才导致现在物质主宰世界。那寻找这种不对称性的方法有哪些，能怎么做呢？日本一个山洞里的巨大水池，或许可以提供一些启发。
研究人员可能发现了存在于物理学某处的一种不对称性。

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超级神冈探测器（Super Kamiokande）内的一艘划艇上，两名研究人员正在探测中微子撞击水分子的过程。（图片来源：T2K Collaboration）
在日本的一座山下面的山洞里，有个巨大的水池，它已经静止了很多年，通常情况下什么都不会发生。
不过，每隔一段时间，水箱的边缘就会有一个光环闪烁——这是一个电子或类似的、但更重的粒子（称为μ子）通过水中的信号。中微子是一种微小的、幽灵般的粒子，在一种罕见的相互作用下，它撞向水箱中的水分子，电子和μ子是它们撞击后的残余物。

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超级神冈是世界上最大的中微子探测器，位于1000米（3300英尺）深的地下，位于日本静田神冈地区的莫祖米锌矿。（图片来源：messynessychic）
多年来， T2K（T2K是一个粒子物理学实验，为国际合作项目）的物理学家们一直在对这些光环进行计数，这些光环是一束强大的中微子束从183英里（295公里）外的另一个地下设施射入洞穴的唯一迹象。当T2K的物理学家计算这些环的数量时，他们将清晰的光环（通过水中充电的较重的μ子所产生）从模糊的光环（较轻的电子所产生的）中分离出来。

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超级神冈探测器的圆顶水箱中有50000加仑的超纯蒸馏水， 13000个光电倍增管探测器（PMT）覆盖在它的墙壁上。（图片来源：messynessychic）
随着时间的推移，物理学家们注意到他们的计数有出入。他们认为，这种差异有助于解释宇宙中物质的存在。
物质和反物质本应互为镜像，但它们并没有
大爆炸之后，宇宙中存在着等量的物质和反物质，这两种物质互成镜像，一旦接触就会相互毁灭。氢的反物质孪晶是反氢，电子的反物质孪晶是带正电的正电子，介子有反子而中微子有反中微子等等。

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反物质是指具有与正常亚原子粒子相反性质的亚原子粒子。（图片来源：Nuclear-power）
反物质和物质很相似，事实上，这里一直存在着一个未解之谜——为什么它们一开始并没有简单地相互抵消，只留下一道亮光。这表明，粒子之间一定存在一些根本性的差异，这种不对称性可以解释为什么物质会主宰反物质。我们已经发现了其中的一种不对称性。

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（图片来源：Quora）
匹兹堡大学（University of Pittsburgh）物理学家、T2K合作组织成员马克·哈茨（Mark Hartz）说：“其中一种（不对称性）存在于在夸克中，夸克是构成质子和中子的粒子。 ”
早在1964年，物理学家就发现了构成质子、中子和其他粒子的亚原子粒子——夸克和反夸克的弱力相互作用之间的细微差别（弱力、强力、电磁力和重力是四种基本力）。但是夸克的不对称性太弱，无法解释宇宙的存在，一定还有别的不符之处。