7月16日塔斯社報道,大型強子對撞機(LHCb)裝置的科研團隊在歷史上首次記錄到λ重子和反λ重子的衰變速率差異,這一發現與宇稱-電荷對稱性(CP)破缺有關。研究人員在《自然》雜志發表文章稱,這使物理學家距離揭示宇宙中幾乎沒有反物質的原因更近一步。
物理學標準模型預測,因宇稱和電荷對稱性被破壞,反物質和物質行為會有所不同。介子粒子的宇稱和電荷對稱性破壞早在半個多世紀前就已證實,而玻色子構成宇宙大部分物質。此次研究指出,在對λ-B重子衰變的觀測中首次發現了這種反對稱性。
大型強子對撞機(LHCb)裝置旨在研究包含“美麗”的b夸克(一種重亞原子粒子)的粒子衰變。本世紀初,物理學家首次發現證據表明,包含b夸克的粒子和反粒子性質可能存在很大差異,這或許能解釋宇宙中反物質的缺失,也激勵了科學家對這些粒子的研究。
歐洲核子研究中心的物理學家直到現在才設法發現統計學上顯著的證據,證明λ-B重子和反λ-B重子的行為存在差異。物理學家稱其為重的不穩定粒子,其結構類似質子或反質子,其中一個輕的“下”夸克被重的“粲”b夸克或反夸克取代。
物理學家認為,這種形式的λ重子和反重子會迅速轉變為質子和反質子,同時釋放出另外三個粒子——一個K介子和一對帶相反電荷的π介子。對2011年至2018年LHCb收集的數據分析發現,這些“粒子三重態”在物質和反物質衰變中以不同速率形成,首次證實了重子存在CP宇稱破缺。
物理學家希望,未來對λB重子和反λB重子衰變的觀測,能幫助他們理解宇稱和電荷對稱性破壞的確切發生位置。這將使科學家更接近解開反物質在宇宙中消失的謎團,也有助于測試粒子物理學標準模型的擴展版本以及描述“新物理學”的理論。
宇宙學家認為,生命誕生之初宇宙中物質和反物質含量大致相等。若真是如此,宇宙本不應存在,因為所有物質和反物質粒子應在大爆炸后最初時刻相互毀滅。幾十年來,科學家一直在爭論為何這種情況未發生,以及為何可觀測宇宙中幾乎沒有反物質。許多科學家認為,物質和反物質粒子在某些物理特性上可能存在微妙但顯著的差異,這或許能解釋反物質的消失。為尋找此類異常現象,科學家利用國際空間站上的粒子加速器和儀器,研究反物質粒子與“普通”物質以及各種自然力的相互作用。