科學(xué)家在解決現(xiàn)代物理學(xué)最大謎團(tuán)之一的有關(guān)反物質(zhì)的過程中，發(fā)現(xiàn)了又一條重要線索：為什么宇宙中物質(zhì)多于反物質(zhì)？

大型強(qiáng)子對撞機(jī)在瑞士和法國邊境下方的一條 27 公里長的隧道中

這一發(fā)現(xiàn)依賴于使用世界上最大的機(jī)器——大型強(qiáng)子對撞機(jī)（LHC）所做的觀測，該裝置幫助研究人員探索物質(zhì)的基本本質(zhì)。

我們所看到的世界，是由如質(zhì)子和中子這類亞原子粒子組成的，這些粒子屬于“重子”這一類。

此次實(shí)驗(yàn)基于位于瑞士的CERN大型粒子加速器，首次觀測到重子生成的物質(zhì)多于反物質(zhì)。

參與該項(xiàng)目的澳大利亞蒙納士大學(xué)物理學(xué)家湯姆·哈達(dá)維扎德表示：雖然我們還沒有發(fā)現(xiàn)新的物理學(xué)，但這為我們提供了一種全新的尋找路徑。

這項(xiàng)研究成果剛剛發(fā)表在《自然》（Nature）期刊上。

失蹤的反物質(zhì)之謎

目前粒子物理的主流理論——標(biāo)準(zhǔn)模型認(rèn)為，每產(chǎn)生一個物質(zhì)粒子的同時，也會產(chǎn)生一個對應(yīng)的反物質(zhì)粒子。

反物質(zhì)粒子與物質(zhì)粒子在質(zhì)量上相同，但電荷相反。

科學(xué)家們在大型強(qiáng)子對撞機(jī)中，以高速碰撞大粒子，制造亞原子粒子時，確實(shí)觀察到幾乎相等數(shù)量的物質(zhì)和反物質(zhì)被生成。

但反物質(zhì)通常不會存在太久——它一旦遇到物質(zhì)，就會與之湮滅，并釋放出能量。

如果物質(zhì)和反物質(zhì)確實(shí)是以相同數(shù)量產(chǎn)生的，按照標(biāo)準(zhǔn)模型的說法，宇宙早該湮滅殆盡。

但問題在于：宇宙確實(shí)存在，并且?guī)缀跬耆晌镔|(zhì)組成，反物質(zhì)卻極其稀少。

這種“物質(zhì)-反物質(zhì)不對稱”現(xiàn)象，是物理學(xué)中的一大未解難題。

物理學(xué)家解釋這一現(xiàn)象的方法是，在宇宙早期的某個時刻，物質(zhì)相較反物質(zhì)獲得了微小的優(yōu)勢。在大量反物質(zhì)和物質(zhì)互相湮滅后，剩下的那一點(diǎn)點(diǎn)物質(zhì)，就是我們今天所能看到的宇宙。

關(guān)鍵粒子現(xiàn)身：產(chǎn)生更多物質(zhì)

澳大利亞墨爾本大學(xué)物理學(xué)家雷·沃爾卡斯教授表示，標(biāo)準(zhǔn)模型本身對物質(zhì)-反物質(zhì)不對稱有一定的解釋能力。早在上世紀(jì)60年代，實(shí)驗(yàn)就已發(fā)現(xiàn)物質(zhì)和反物質(zhì)與其他粒子的相互作用方式存在微妙差異。

這種差異被稱為“電荷-宇稱對稱性破缺”（CP破缺），是解釋反物質(zhì)稀少的可能途徑之一。

雖然科學(xué)家在一些較小粒子中觀察到CP破缺，但在重子中尚未觀測到這種現(xiàn)象。而我們?nèi)粘＝佑|到的絕大多數(shù)物質(zhì)，都是由重子組成的。

此次由來自20個國家、1500多名科學(xué)家組成的大型強(qiáng)子對撞機(jī)的“美麗”實(shí)驗(yàn)（LHCb）合作組，他們分析了實(shí)驗(yàn)前幾年的大量數(shù)據(jù)，特別聚焦于一種被稱為“美麗重子”

研究人員首次觀察到這些重子衰變時呈現(xiàn)不對稱性——生成的物質(zhì)多于反物質(zhì)。

沃爾卡斯教授認(rèn)為這是一個“非常有趣的結(jié)果”，但他和LHCb團(tuán)隊(duì)都認(rèn)為，這距離徹底解開物質(zhì)-反物質(zhì)之謎仍然還有相當(dāng)距離。標(biāo)準(zhǔn)模型中的CP破缺量，其實(shí)還不足以解釋宇宙學(xué)尺度上的物質(zhì)-反物質(zhì)不對稱。

這也是科學(xué)界面臨的偉大謎題之一。

我們要“打破”物理學(xué)嗎？

物質(zhì)-反物質(zhì)不對稱只是標(biāo)準(zhǔn)模型的一個問題。

雖然幾十年來標(biāo)準(zhǔn)模型經(jīng)受住了各種測試，但它仍存在巨大的漏洞。

比如，它無法解釋引力，也無法說明暗能量——這一被認(rèn)為導(dǎo)致宇宙加速膨脹的神秘現(xiàn)象。

沃爾卡斯教授稱：“我們不希望自己的理論完全錯誤——事實(shí)上，它們表現(xiàn)得太好了，不可能完全錯，但我們希望它們是不完整的，這樣才能不斷補(bǔ)充新內(nèi)容?！?/p>

他表示，LHCb和類似實(shí)驗(yàn)正以越來越高的精度檢驗(yàn)物質(zhì)-反物質(zhì)的不對稱現(xiàn)象。

我們試圖以越來越精準(zhǔn)的方式研究CP破缺效應(yīng)，看看標(biāo)準(zhǔn)理論是否還能站得住腳，或者是否需要修正或擴(kuò)展。

盡管此次結(jié)果在目前仍符合標(biāo)準(zhǔn)模型，研究者認(rèn)為這可能指向突破現(xiàn)有理論的新線索。

現(xiàn)在研究團(tuán)隊(duì)已經(jīng)測量了重子中的不對稱性，接下來將可更深入地研究這一現(xiàn)象。

這項(xiàng)研究有可能解鎖一整套新的粒子，從而導(dǎo)致發(fā)現(xiàn)新的物理現(xiàn)象。