重子CP破坏现象获观测

有助理解正反物质不对称问题

科技日报北京3月26日电 （记者刘霞）据欧洲核子研究中心官网26日报道，在意大利举行的莫里翁年度会议上，该机构的大型强子对撞机上的底夸克实验（LHCb）合作组宣布，以压倒性证据观测到了重子的“电荷共轭-宇称联合变换对称性破坏”（以下简称“CP破坏”）现象。这一里程碑式进展为破解正反物质不对称之谜提供了新思路。

CP破坏即正反粒子（物质）不遵循相同物理法则的现象。粒子物理学标准模型认为，自然界中的每种粒子（物质）都有其对应的反粒子（物质）。正反粒子（物质）质量相同，但电荷相反，两者相遇会湮灭并释放大量能量。宇宙大爆炸理论认为，宇宙诞生之初应该产生了等量的正反物质，但人类目前观测到的宇宙由正物质主导，反物质去哪儿了呢？

LHCb合作组成员、北京大学物理学院研究员张艳席对科技日报记者解释道：“CP破坏是解释正反物质不对称性的必要条件。通俗来说，CP破坏使得正反粒子衰变行为存在差异。”上世纪60年代，科学家首次在中性K介子的衰变过程中捕捉到CP破坏现象。自此，研究CP破坏成为粒子物理领域的热门课题。

重子由3个夸克组成，质子和中子都属于重子。虽然标准模型预测重子也存在CP破坏现象，但科学家迄今只观测到一些“蛛丝马迹”。在最新研究中，LHCb合作组在海量的实验数据中梳理了8万多次重子衰变，首次观测到重子（∧b重子）的CP破坏现象。

∧b重子由一个上夸克、一个下夸克和底夸克组成。LHCb合作组利用探测器在LHC第一、二次运行期间收集的数据，研究∧b重子到一个质子、一个K介子和一对带相反电荷的π介子的衰变，以及其反物质反∧b衰变。结果显示，正反∧b重子的衰变率存在差异，统计显著性达到5.2西格玛，超过了粒子物理学称为“发现”所需的5西格玛标准。

张艳席表示：“LHCb合作组首次在重子衰变中观测到CP破坏现象，不仅填补了重子CP破坏研究的空白，也为进一步探究CP破坏机制奠定了坚实基础”。

物理学家计划在下一代对撞机上继续搜寻可能存在的“超出标准模型预测的CP破坏”，为理解反物质消失之谜提供决定性证据。