對於宇宙中每一個基本粒子而言，都存在着一種反粒子，它與同胞粒子具有相同質量，但是電荷相反，當粒子和反粒子正面接觸時，就會相互湮滅，產生純淨能量。

新浪科技訊 北京時間2月5日消息，據國外媒體報道，多年以來，一支國際研究團隊一直駐守在意大利中部一座山脈的地下實驗室，收集宇宙神祕物質中微子的相關證據。如果得以證實，該發現將揭開困擾物理學家數十年的宇宙謎團——物質爲什麼會存在？

科學家一直認爲物質有一個被稱爲反物質的“孿生兄弟”，對於宇宙中每一個基本粒子而言，都存在着一種反粒子，它與同胞粒子具有相同質量，但是電荷相反，當粒子和反粒子正面接觸時，就會相互湮滅，產生純淨能量。

　　物質與反物質具有完全對稱性

美國弗吉尼亞理工大學物理學教授托馬斯·奧唐奈爾（Thomas O‘Donnell）稱，物質和反物質之間存在明顯的完全對稱性，這意味着一個物質形成，就會產生平衡性的反物質，該物質摧毀之時，其反物質也遭受摧毀。如果該理論是正確的，那麼一種類型的物質存在，就必然相應地存在一種反物質。

這種對稱性與當前人類對宇宙起源論的理解相悖，依據大爆炸理論，當宇宙在138億年前從一個無限小的奇點開始膨脹時，就有等量的物質和反物質存在。目前，當天文學家觀測宇宙空間時，發現宇宙幾乎完全是由物質構成，而卻未發現任何反物質，更令人糾結的是，如果大爆炸理論是正確的，那麼我們人類就不應該存在。

奧唐奈爾說：“如果物質和反物質完全遵循這種對稱性，那麼隨着宇宙不斷進化，所有的物質和反物質都將湮滅成光子，恆星、行星，甚至人類細胞是不會存在的！這裏存在一個問題：在宇宙進化過程中，是否違背了物質與反物質的對稱體系？”

這個問題正是奧唐奈爾和同事們想要解答的，在過去兩年裏，他們收集分析了意大利格蘭薩索國家實驗室“罕見事件低溫地下觀測實驗（CUORE）”的分析數據，搜尋能解開宇宙謎團的確鑿證據。

中微子謎團

CUORE一詞在意大利語中是心臟的意思，CUORE實驗致力於搜尋叫做中微子的亞原子粒子，並試圖證實中微子是反粒子，物理學家將中微子稱爲“馬納拉那粒子（Majorana particle）”。中微子像幽靈一樣穿過大多數物質，並且極難被探測到，事實上，依據美國宇航局的觀點，太陽每秒釋放數萬億個中微子，一些中微子會穿過人類身體。

CUORE實驗搜尋的是馬納拉那中微子相互湮滅跡象，該過程被稱爲“無中微子雙貝塔衰變”。在普通的雙貝塔衰變過程中，原子核中的兩個中子同時轉變成兩個質子，釋放出一對電子和反中微子，該原子核事件雖然非常罕見，每隔100千萬億年才發生一次，但該現象已在現實生活中觀察到。

然而，如果研究人員的理論是正確的，並且中微子是真正的馬納拉那粒子（一種反粒子），那麼在衰變過程中產生的兩個反中微子就會相互湮滅，產生一個沒有中微子的雙貝塔衰變。最終的結果呢？該過程僅產生電子，它們是“普通物質”，如果這一過程被證明是正確的，那麼它可能就是早期宇宙散播普通物質的原因，然而，科學家評估稱，無中微子的雙貝塔衰變（如果它真實存在的話），可能每隔10^25年才發生一次。

奧唐奈爾說：“我們真正希望看到的是無中微子模式，它將打破常規理論，在沒有反物質的情況下可產生物質，這將是揭曉物質-反物質不對稱性的第一個重要線索。”

CUORE探測器以熱量的形式，從碲原子放射性衰變過程中產生的電子中尋找能量信號，無中微子的雙貝塔衰變將在電子能量譜中留下一個獨特、可區分的峯值。

CUORE項目技術管理員卡洛·布奇（Carlo Bucci）在一份聲明中稱，從本質上講，CUORE探測器是世界上最靈敏的溫度計之一，經過十幾年的組裝，該設備保持宇宙最低溫度，它是由988塊立方晶體構成，每個立方晶體是由二氧化碲材料製造。

該探測器溫度保持在零下273攝氏度，爲了保護該實驗免遭外部粒子（例如：宇宙射線）的干擾，探測器包裹在較厚的高純度鉛層中。

儘管研究團體取得了技術升級突破，但是發現無中微子事件並非簡單的事情，自2017年得出初步結果以來，研究人員收集的數據增加3倍多，這是迄今爲止此類粒子探測器收集最多的數據，但結果顯示並未發現無中微子雙貝塔衰變的證據。

目前，研究小組認爲，中微子至少比電子輕500萬倍，他們計劃在最初5年運行後對CUORE項目進行升級，並引入一種新型晶體，他們希望該晶體將大幅提高靈敏度。

奧唐奈爾說：“如果歷史可以很好地預測未來，那麼我們可以非常肯定地講，突破探測技術的極限將使我們更深入地觀測中微子，希望我們能夠發現無中微子的雙貝塔衰變過程，或獲得一些更奇特、更意想不到的科學發現。”（葉傾城）