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              重子CP破壞現象觀測到 有助理解正反物質不對稱問題

              發布時間:2025/3/27 來源: 科技日報 閱讀次數:1062       

              據歐洲核子研究中心官網26日報道,在意大利舉行的莫里翁年度會議上,該機構的大型強子對撞機上的底夸克實驗(LHCb)合作組宣布,以壓倒性證據觀測到了重子的“電荷共軛-宇稱聯合變換對稱性破壞”(以下簡稱“CP破壞”)現象。這一里程碑式進展為破解正反物質不對稱之謎提供了新思路。

              CP破壞即正反粒子(物質)不遵循相同物理法則的現象。粒子物理學標準模型認為,自然界中的每種粒子(物質)都有其對應的反粒子(物質)。正反粒子(物質)質量相同,但電荷相反,兩者相遇會湮滅并釋放大量能量。宇宙大爆炸理論認為,宇宙誕生之初應該產生了等量的正反物質,但人類目前觀測到的宇宙由正物質主導,反物質去哪兒了呢?

              LHCb合作組成員、北京大學物理學院研究員張艷席對科技日報記者解釋道:“CP破壞是解釋正反物質不對稱性的必要條件。通俗來說,CP破壞使得正反粒子衰變行為存在差異。”上世紀60年代,科學家首次在中性K介子的衰變過程中捕捉到CP破壞現象。自此,研究CP破壞成為粒子物理領域的熱門課題。

              重子由3個夸克組成,質子和中子都屬于重子。雖然標準模型預測重子也存在CP破壞現象,但科學家迄今只觀測到一些“蛛絲馬跡”。在最新研究中,LHCb合作組在海量的實驗數據中梳理了8萬多次重子衰變,首次觀測到重子(∧b重子)的CP破壞現象。

              ∧b重子由一個上夸克、一個下夸克和底夸克組成。LHCb合作組利用探測器在LHC第一、二次運行期間收集的數據,研究∧b重子到一個質子、一個K介子和一對帶相反電荷的π介子的衰變,以及其反物質反∧b衰變。結果顯示,正反∧b重子的衰變率存在差異,統計顯著性達到5.2西格瑪,超過了粒子物理學稱為“發現”所需的5西格瑪標準。

              張艷席表示:“LHCb合作組首次在重子衰變中觀測到CP破壞現象,不僅填補了重子CP破壞研究的空白,也為進一步探究CP破壞機制奠定了堅實基礎”。

              物理學家計劃在下一代對撞機上繼續搜尋可能存在的“超出標準模型預測的CP破壞”,為理解反物質消失之謎提供決定性證據。 

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