重子CP破壞現象獲觀測

有助理解正反物質不對稱問題

科技日報北京3月26日電 （記者劉霞）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）合作組宣佈，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，兩者相遇會湮滅並釋放大量能量。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豔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。通俗來説，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，質子和中子都屬於重子。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。

張豔席表示：“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。