重子內觀測到物質—反物質不對稱現象

據《自然》雜志16日正式發表的論文稱，歐洲核子研究中心（CERN）團隊在大型強子對撞機底夸克實驗（LHCb）中，首次在一種重子類的衰變復合亞原子粒子中觀測到物質—反物質不對稱現象。這一效應被稱為電荷—宇稱聯合（CP）對稱性破壞，此前已有理論預測，但在重子中從未被觀察到。此次實驗驗證尤為重要，因為重子構成了可觀測宇宙中的大部分物質，有助為人們解答為何在當前宇宙中，物質占據了主導地位。

宇宙學模型認為，物質和反物質在大爆炸中等量產生，但在今日的宇宙中，物質占據主導地位。這種不平衡被認為是由于物質和反物質行為差異造成的，被稱為CP對稱性破壞。這一效應被物理學標準模型所預測，60多年前已在一種稱為介子的亞原子粒子中觀測到，但在重子中卻“看不到”。和兩個夸克組成的介子不同，重子有3個夸克——構成大多數物質的粒子，如中子和質子都是重子。

LHCb是LHC上的7個探測器之一，其主要物理目標是檢測在b強子（包含底夸克的重子）中的CP破壞和新物理，幫助解釋宇宙中的物質—反物質不對稱性。

包括多位中國科學家在內的LHCb合作組，此次利用LHC質子—質子碰撞的數據，對重子衰變中CP破壞進行了觀察。CP不對稱揭示出重子物質和反物質之間的行為差異，在實驗中揭示其細節為解決大爆炸物質—反物質不平衡問題提供了重要線索，為進一步對CP破壞的性質進行理論和實驗研究開辟了路徑。

LHCb合作組科學家認為，這一成果為探索標準模型之外的物理學奠定了重要基礎。