重子内观测到物质—反物质不对称现象

据《自然》杂志2025年7月16日发表的论文，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。这一效应也被称为电荷—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。相关介绍如下：观测过程：LHCb合作组利用探测器在LHC第一、二次运行期间收集的数据，对重子衰变中CP破坏进行观察。他们在海量的实验数据中梳理了8万多次重子衰变，研究∧b重子（由一个上夸克、一个下夸克和底夸克组成）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。现象解读：宇宙学模型认为，物质和反物质在大爆炸中等量产生，但如今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，即CP对称性破坏。而重子有3个夸克，构成了大多数物质，如中子和质子都是重子。此次在重子衰变中观测到CP破坏，意味着发现了重子物质和反物质之间的行为差异。研究意义：这一发现填补了粒子物理学长达60余年的空白，为精确检验粒子物理标准模型的三代夸克混合机制、理解宇宙中正反物质不对称性起源提供了关键线索，也为探索标准模型之外的物理学奠定了重要基础。