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2001 年 8 月 12 日

基本粒子 (10) : B 粒子和其反粒子
提供者 : 陳輝樺 (AEEA 小組 , NMNS )

說明: 瞭解物質的組成,一直是科學家以及人類最大的願望, 而對於反物質的追尋更是令人遐想和挑戰。 1897 年,科學家首度發現帶負電荷的次原子粒子 : 電子 (electron)。 1920 年,發現原子核中帶正電的 質子 (proton) 。 1932 年,又發現原子核中不帶電荷的 中子 (neuton) 。 1932 年,美國實驗物理學家安德森在探測器中發現從高能量宇宙射線 (伽瑪射線) 所造成電子反粒子的軌跡 , 而得以證實反物質的存在。 1964 年,高能物理學家首度藉由「 K 介子系統」證實物質 (K 介子) 和反物質 (反 K 介子) 具有不對稱性, 為宇宙為什麼反物質如此地少提供了一道解謎的關鍵曙光。 高能科學家一直質疑其他的介子系統會不會也可能有此不對稱的現象存在 ? 物理界經過了近 40 年的努力,終於最近有了令人振奮的結果。 1977 年發現底 (b) 夸克,而帶有底夸克的 B 介子則在 1983 年被發現, 且發覺中性 B 介子和反 B 介子則意外地有「混合」的現象。 理論物理學家因此預測,在 B 介子系統中可能也有如 K 介子系統 一樣的不對稱現象。 在 B 介子系統中可詳細地來探討那關乎宇宙物質的起源的 CP (電荷和宇稱) 破壞的現象。 如今台灣所參與的 BELLE 和 BARBAR 兩研究團對共同證實 B 介子系統具有物質和反物質的不對稱性, 也就是 B 介子和反 B 介子在其衰變過程中存有極微小的差異, 使的 B 介子衰變後的正粒子比反 B 介子衰變後的反粒子來得多一點。 正因為如此,反物質相對地會消失的較早, 如今經過宇宙長時間的演變使得我們就只看見物質而不見反物質了。 上圖是台灣團隊的重要貢獻在 BELLE 所提供的偵測器,圖中「 B」字母大小約與人的高度相當。

明日主題 : 黃道十二宮 (5) : 獅子座
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作者與主編 : 陳輝樺 、 王夕堯
諮詢服務: 陳輝樺 (NMNS 國立自然科學博物館)
王夕堯 (NTPU 國立台北大學)
蘇明俊 (NKNU 國立高雄師範大學科教所)

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