這一發(fā)現(xiàn)源于對2011年至2018年間記錄的約8萬次粒子衰變事件的分析。

歐洲核子研究中心（CERN）大型強子對撞機（LHC）的科學家們首次觀測到重子行為中存在一種基本的不對稱性。重子是構(gòu)成所有可見物質(zhì)主體的粒子。

這一發(fā)現(xiàn)為理解物理學中的一個關(guān)鍵謎題 —— 為何宇宙主要由物質(zhì)主導 —— 提供了證據(jù)。

這種被稱為電荷宇稱（CP）破壞的不對稱性表明，物理定律對物質(zhì)及其對應(yīng)的反物質(zhì)施加了不同的作用。

科學家們在一項新研究中表示：“粒子物理學的標準模型 —— 描述最小尺度下粒子及其相互作用的理論 —— 預測，由于電荷共軛（C）和宇稱（P）的聯(lián)合對稱性被破壞，物質(zhì)和反物質(zhì)會以不同的方式相互作用。”

在重子中的首次探測

雖然此前已在稱為介子的粒子中觀測到這種效應(yīng)，但在重子中探測到它尚屬首次，這為解釋宇宙如何在其誕生初期幸存下來邁進了一步。

該研究補充道：“盡管CP破壞已在多種介子衰變中被發(fā)現(xiàn)，但在構(gòu)成可觀測宇宙的物質(zhì)類型 —— 重子中，它尚未被觀測到。”

這一發(fā)現(xiàn)對包括“物質(zhì)為何存在”在內(nèi)的基本問題具有深遠意義。理論認為，宇宙大爆炸產(chǎn)生了等量的物質(zhì)和反物質(zhì)。

由于兩者接觸時會相互湮滅，這理應(yīng)導致宇宙中僅剩下能量。而如今物質(zhì)的存在意味著存在某種因素使得一小部分物質(zhì)得以幸存。CP破壞被認為是該過程中一個必要的組成部分。

一個廣泛的過程

這一發(fā)現(xiàn)源于對2011年至2018年間記錄的約8萬次粒子衰變事件的分析。一個物理學家團隊專注于研究Λb重子（Lambda-beauty baryon）及其反物質(zhì)版本。

LHCb發(fā)言人溫琴佐·瓦尼奧尼（Vincenzo Vagnoni）解釋道：“在重子中觀測CP破壞比在介子中耗時更久的原因在于效應(yīng)的大小和可用的數(shù)據(jù)量。”

“我們需要分析超過8萬次重子衰變，才首次在這類粒子中看到物質(zhì)-反物質(zhì)的不對稱性。”

通過比較它們的衰變過程，研究人員發(fā)現(xiàn)了一個2.5%的相對差異。這表明Λb重子與其反粒子并非以相同的方式衰變。

該結(jié)果的統(tǒng)計顯著性達到了5.2西格瑪（sigma）。這個數(shù)值達到了粒子物理學中通常用于確認一項發(fā)現(xiàn)的門檻，表明該觀測結(jié)果是隨機波動的可能性大約為一千萬分之一。

進一步的理論與實驗研究

觀測到的重子中的CP破壞，其本身并不足以解釋宇宙中物質(zhì)-反物質(zhì)的不平衡。探測到的不對稱程度與粒子物理學標準模型的預測相符。

物理學家們估計，需要更大程度的CP破壞才能解釋當前物質(zhì)占據(jù)主導地位的現(xiàn)象。

這表明，可能需要超越標準模型的物理學來提供其他CP破壞的來源。

瓦尼奧尼總結(jié)道：“首次在重子衰變中觀測到CP破壞，為未來對CP破壞本質(zhì)的進一步理論與實驗研究鋪平了道路，并可能為超越標準模型的物理學提供新的約束條件。”

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