解开宇宙奥秘　解释物质起源

【美国《华盛顿邮报》１０月１３日文章】题：一种突然变得广为人知的粒子促使人们竞相研究解释物质起源所缺少的证据　　
再经过一年时间的建造、微调和总调试以后，斯坦福直线加速器中心的科学家将开始用新近耗资１．７７亿美元改建的这个质子—电子—正电子２号对撞机，使电子束与来自另一个方向的正电子束发生猛烈碰撞——正电子是对应于电子的反物质。　　
然后他们将开始对亚原子碎片进行研究，为解开宇宙间一个极为引人注目的奥秘而寻求答案：即为什么宇宙间不是空无一物而是充满了各种物质（发生前一种情况的可能性似乎要大得多）？对这一问题作出回答已经成为高能物理学研究领域下一步所面临的首要任务。科学家们正把研究的焦点，集中在一种以前鲜为人知的短寿命粒子Ｂ介子上，这种介子是由粒子碰撞产生的。　　
　　
　　
　　
　　
国际竞争　　
这项研究具有非常重要的意义，它势必在１９９９年引发一场激烈的国际竞争，斯坦福的这台加速器只不过是参与这场竞争的一分子而已。届时全世界将有６个地方已完成了各自的设备改进，其中包括康奈尔大学的电导电子自旋共振增强型加速器、日本筑波高能物理学研究所的改进型对撞机和德国汉堡的德国电子同步回旋加速器装置等。所有这些正负电子对撞机“Ｂ介子工厂”都将用来产生一大批这种突然之间变得广为人知的Ｂ介子。　　
介子是一种只有在对撞机里才能观察到的短寿命粒子，它仅含有两个夸克，其质量处于较重的质子和较轻的电子之间；正因如此，介子这个词是源于希腊语“中间”的意思。　　
即使是像美国伊利诺伊州费米实验室和日内瓦欧洲核子研究中心拥有的那种超大功率对撞机——在这种对撞机里，质子对反质子的湮灭能量比正负电子碰撞所产生的能量要高得多——也正在忙于改进，以研究Ｂ介子是如何分裂成一团更小的粒子雾的。　　
　　
　　
　　
　矛盾所在　
　大家都希望Ｂ介子能使人们对于一个几十年来让科学界困惑不已的矛盾有所了解，尽管这种了解来得晚了一些。这个矛盾主要围绕一个为人们所普遍接受的理论应能推断出的一个令人头痛的事实：即大约１５０亿年前，当宇宙大爆炸最初创造万物的时候，它产生了同样多的物质和反物质。　
　根据爱因斯坦的著名的质能方程，这正是每当能量凝成物质的时候应该发生的情况，在以前没有物质的地方产生配对的粒子。对于每一个新产生的电子来说，必定会有一个正电子；对于每一个夸克来说，必定有一个反夸克，如此等等。大自然正是这样促使万物保持平衡的。　
　而Ｂ介子却正好与此相反，它是一个真正的综合体：它不仅包含了６种夸克中的第二大夸克——底夸克，而且也包含了顶夸克或底夸克的反夸克。它的分裂方式各种各样，引人入胜。但是更确切的说法应该是，根据理论预测，Ｂ介子在各种主要衰变序列中大约有５０％的时间表现出违背ＣＰ理论。实际情况究竟如何尚待证实。因此“Ｂ介子工厂”也就变得景气起来了。　
易于观察到单个　　
Ｂ介子衰变　　
在斯坦福直线加速器中心，正负电子的碰撞束能产生足够的湮灭能量以生成两个Ｂ介子——更确切地说是生成一个Ｂ介子和一个反Ｂ介子。当它们向某种预期的终态衰变时，探测器将同时对它们进行监测。如果它们以不同的速度衰变，那么科学家们将得到非对称的最好证据。另外，估计研究Ｂ介子的其他衰变模式能够进一步揭示出那些隐藏在物质—反物质失衡现象背后的神秘过程的特性。　　
斯坦福直线加速器中心和日本筑波高能物理学研究所采用的“非对称”方案，能使研究人员更容易观察到单个的Ｂ介子衰变。由于正负电子束具有不同的能量，碰撞后Ｂ介子和反Ｂ介子将向能量较大的那条束流一边发生大约１／４毫米的偏移。如果两条相互碰撞的束流能量相等——康纳尔大学的加速器束流就是这种情况，那么所有的Ｂ介子都是在碰撞点形成的，科学家们就很难把它们区分开来。