你有沒有想過一個細思極恐的問題?
如果宇宙誕生時物質和反物質數量完全相等,它們會像“天敵”一樣互相湮滅,最終連一顆原子都剩不下——我們的星球、生命,甚至你此刻看手機的動作,都不可能存在。
但現實是,宇宙中物質“碾壓式”勝出,反物質幾乎消失。這個困擾科學家半個多世紀的謎題,最近有了新突破口!
核心謎題:宇宙的“偏心”從何而來?
要解釋物質為何“贏”了反物質,必須提到一個關鍵機制——CP破壞(CPViolation):粒子物理中,電荷共軛(C,正反粒子互換)和宇稱(P,空間鏡像反轉)的聯合對稱性被打破的現象。簡單說,就像一場比賽里,“物質隊”和“反物質隊”本應規則相同,但CP破壞讓物質的“勝率”悄悄高了一點。
過去研究發現,在“魅力介子”(含魅夸克的介子)衰變中,CP破壞效應比預期強;但類似的“魅力重子”(含魅夸克的重子,如Λc?)衰變研究卻進展緩慢。直到最近,上海交通大學李政道研究所的何小剛教授與劉家瑋博士,用SU(3)味對稱性理論結合末態再散射(Final-StateRe-Scattering)機制,提出了顛覆性結論:魅力重子衰變中的CP破壞效應,可能比之前模型預測的大得多。
關鍵機制:粒子的“二次互動”有多重要?
研究的核心亮點是“末態再散射”——簡單理解,就像一場粒子“接力賽”:當魅力重子衰變產生新粒子后,這些“新選手”沒直接退場,反而互相碰撞、交換能量(二次互動),產生了CP破壞所需的“相位差”。這種機制讓物質與反物質的衰變概率差異被放大,最終預測的不對稱性可達千分之一(即每1000個粒子衰變中,物質比反物質多1個),遠超此前理論估計。
何小剛教授表示:“這項研究不僅為實驗探索開辟了新方向,更讓我們離理解宇宙‘物質主導’的本質更近一步。未來還能通過它檢驗‘標準模型’,甚至發現未知的‘新物理’。”
中國大科學裝置將成“關鍵助攻”
目前,國際上的BESIII、LHCb、BelleII等實驗已具備一定探測能力,但要捕捉如此微小的差異,需要更高精度的設備。值得期待的是,中國計劃建設的超級陶粲裝置(STCF)將大幅提升靈敏度,為這一前沿探索提供長期支持——未來我們可能就在“家門口”見證宇宙謎題的破解!
從“為什么存在”到“如何存在”,人類對宇宙的追問從未停止。
這次在“魅力重子”里發現的CP破壞線索,或許正是宇宙選擇“物質”的“偏心密碼”。
你還好奇哪些“宇宙級謎題”?
比如暗物質到底是什么?
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