LHC報告迄今最大正反物質不對稱現象

2026-03-27 10:51:26 來源:環球網 閱讀數:1652

據歐洲核子研究中心官網近日報道,大型強子對撞機(LHC)上底誇克探測器(LHCb)實驗合作組宣布,他們觀察到迄今最大的正反物質不對稱現象,有助進一步揭示宇宙為何由物質而非反物質組成。

LHCb實驗合作組成員之一、清華大學工程物理係副教授張黎明解釋稱,電荷共軛—宇稱(CP)不(bu)對(dui)稱(cheng)已(yi)成(cheng)為(wei)粒(li)子(zi)物(wu)理(li)學(xue)標(biao)準(zhun)模(mo)型(xing)的(de)重(zhong)要(yao)組(zu)成(cheng)部(bu)分(fen)。如(ru)果(guo)沒(mei)有(you)它(ta),宇(yu)宙(zhou)大(da)爆(bao)炸(zha)會(hui)產(chan)生(sheng)等(deng)量(liang)的(de)正(zheng)反(fan)物(wu)質(zhi),它(ta)們(men)相(xiang)遇(yu)後(hou)會(hui)彼(bi)此(ci)湮(yan)滅(mie)。而(er)要(yao)產(chan)生(sheng)一(yi)個(ge)由(you)物(wu)質(zhi)主(zhu)導(dao)的(de)宇(yu)宙(zhou),一(yi)定(ding)有(you)更(geng)多(duo)物(wu)質(zhi)形(xing)成(cheng)並(bing)在(zai)這(zhe)場(chang)湮(yan)滅(mie)中(zhong)幸(xing)存(cun)下(xia)來(lai),由(you)此(ci)正(zheng)反(fan)物(wu)質(zhi)之(zhi)間(jian)必(bi)須(xu)存(cun)在(zai)一(yi)些(xie)差(cha)異(yi),即(ji)CP不對稱必然存在。

但粒子物理標準模型中存在的CP不對稱情況不足以解釋我們觀測到的宇宙成分,因此科學家紛紛開始尋找CP不對稱的其他來源。LHCb實驗的目的之一,就是研究CP不對稱現象,深入理解宇宙中正反物質不對稱性的來源。

近日,LHCb合作組提交了帶電B介子無粲誇克三體衰變中CP不對稱研究的新結果。在這一衰變中,一個帶電B介子(由一個反底誇克和一個上誇克組成)會衰變成π介子和K介子的組合。所謂“無粲誇克”指一個底誇克衰變成一個上誇克,這一過程不太可能發生,因為底誇克主要衰變為粲誇克。因此在這一罕見過程中,CP不對稱會表現得更明顯。

結果在帶電B介子衰變為兩個K介子和一個π介子時,合作組觀察到了最強的全局不對稱性,其中帶電B介子衰變為π介子、K介子和反K介子的幾率比反B介子衰變為反π介子、K介子和反K介子的幾率高約20%。而在衰變為三個π介子和衰變為三個K介子時,他們還觀察到了全局CP不對稱性,其顯著性首次超過五個標準差,即“5—西格瑪”,表示新發現的置信度可以達到99.9999%。不過,針對衰變成兩個π介子和一個K介子的情況,CP不對稱仍然沒有得到確認。

研究人員指出,最新結果為標準模型中CP不對稱產生的機製提供了重要線索,LHC“王者歸來”,新升級的LHCb探測器或有助他們開展更詳細的研究。

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