么正三角形
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么正三角形是一種巧妙的辦法,把關於夸克的一段抽象帳目,變成一個你能畫在紙上的真正三角形——這個三角形的形狀編碼了宇宙在多大程度上區分物質與反物質。如果這個三角形有面積,就存在 CP 破壞;如果它塌縮成一條直線,就沒有 CP 破壞。它給了物理學家一幅單一而生動的圖像,讓幾十個不同的實驗都瞄準它,而如果標準模型正確,這些實驗就必須一致認同同一個三角形。
它來自一個叫作么正性的數學要求:CKM 矩陣中的各個概率必須自洽地相加,因為一個發生轉變的夸克終歸得變成某個夸克。這個要求迫使 CKM 數的某些組合相加為零。由於這些數可以帶有量子相位,它們就像平面上的一個個小箭頭(向量),而三個這樣的箭頭相加為零便構成一個閉合的三角形。這個三角形的角度和邊長直接由 CKM 數構成。關鍵在於:當 CKM 相位——夸克 CP 破壞的來源——不為零時,三角形才恰好有非零的面積。一個被壓扁、面積為零的三角形意味著沒有 CP 破壞;一個胖胖的三角形則意味著 CP 破壞很多。
么正三角形是味物理的中央計分板。不同的測量確定它的不同邊和角:B 介子的振盪速率固定某些邊,而 CP 破壞導致的衰變不對稱固定那些角。標準模型要求所有這些彼此獨立的測量都匯聚在同一個頂點。到目前為止它們確實做到了,且精度令人印象深刻——這既是 CKM 圖像一項有力的確證,也令人沮喪,因為任何可能解釋宇宙物質不對稱的新物理,都會以「測量無法使三角形閉合」的形式顯現,而它們卻頑固地一直閉合。一個誠實的提醒是:這裡的自洽是對新物理的一個強約束,而非標準模型已經完備的證明。
B 工廠實驗透過對 CP 破壞的 B 介子衰變計時來測量么正三角形的一個角,而其他實驗則從振盪速率測量它的邊;只有當所有這些都指向同一個三角形頂點時,標準模型才算通過檢驗,而目前它們的確如此。
如果每一項測量都閉合成同一個三角形,CKM 圖像就成立。
么正三角形是用來形象化和交叉檢驗 CKM 自洽性的工具,並非空間中的實物;它非零的面積只是用幾何方式表達 CKM 相位、進而表達夸克 CP 破壞不為零。