重子内观测到物质—反物质不对称现象

科技日报北京7月16日电 （记者张梦然）据《自然》杂志16日正式发表的论文称，欧洲核子研究中心（CERN）团队在大型强子对撞机底夸克实验（LHCb）中，首次在一种重子类的衰变复合亚原子粒子中观测到物质—反物质不对称现象。这一效应被称为电荷—宇称联合（CP）对称性破坏，此前已有理论预测，但在重子中从未被观察到。此次实验验证尤为重要，因为重子构成了可观测宇宙中的大部分物质，有助为人们解答为何在当前宇宙中，物质占据了主导地位。

宇宙学模型认为，物质和反物质在大爆炸中等量产生，但在今日的宇宙中，物质占据主导地位。这种不平衡被认为是由于物质和反物质行为差异造成的，被称为CP对称性破坏。这一效应被物理学标准模型所预测，60多年前已在一种称为介子的亚原子粒子中观测到，但在重子中却“看不到”。和两个夸克组成的介子不同，重子有3个夸克——构成大多数物质的粒子，如中子和质子都是重子。

LHCb是LHC上的7个探测器之一，其主要物理目标是检测在b强子（包含底夸克的重子）中的CP破坏和新物理，帮助解释宇宙中的物质—反物质不对称性。

包括多位中国科学家在内的LHCb合作组，此次利用LHC质子—质子碰撞的数据，对重子衰变中CP破坏进行了观察。CP不对称揭示出重子物质和反物质之间的行为差异，在实验中揭示其细节为解决大爆炸物质—反物质不平衡问题提供了重要线索，为进一步对CP破坏的性质进行理论和实验研究开辟了路径。

LHCb合作组科学家认为，这一成果为探索标准模型之外的物理学奠定了重要基础。

【总编辑圈点】

这一成果的重要性不仅仅在于其本身，更在于它开启了通向无限可能的新篇章。我们知道，现有的宇宙学模型，虽然能够描述大爆炸初期物质与反物质的等量产生，但一直没法充分解释为何后来物质成为主导。而通过观察重子中的CP破坏效应，科学家们可以更准确地检测和理解这种不对称性，从而一步步解开这个长期困扰物理学界的谜题。此外，从技术上看，CERN的实验还成功展示了当前粒子对撞机的高度精确性和复杂性——它不仅能验证理论假设，也能为后续研究指明方向。这种对未知领域的探索潜力，将激励更多科学家投身高能物理研究，最终，触及超越现有理论框架的新物理规律。