科學(xué)家觀(guān)察到迄今最大的正反物質(zhì)不對稱(chēng)現象

據歐洲核子研究中心官網(wǎng)近日報道，大型強子對撞機(LHC)上底夸克探測器(LHCb)實(shí)驗合作組宣布，他們觀(guān)察到迄今最大的正反物質(zhì)不對稱(chēng)現象，有助進(jìn)一步揭示宇宙為何由物質(zhì)而非反物質(zhì)組成。

LHCb實(shí)驗合作組成員之一、清華大學(xué)工程物理系副教授張黎明解釋稱(chēng)，電荷共軛—宇稱(chēng)(CP)不對稱(chēng)已成為粒子物理學(xué)標準模型的重要組成部分。如果沒(méi)有它，宇宙大爆炸會(huì )產(chǎn)生等量的正反物質(zhì)，它們相遇后會(huì )彼此湮滅。而要產(chǎn)生一個(gè)由物質(zhì)主導的宇宙，一定有更多物質(zhì)形成并在這場(chǎng)湮滅中幸存下來(lái)，由此正反物質(zhì)之間必須存在一些差異，即CP不對稱(chēng)必然存在。

但粒子物理標準模型中存在的CP不對稱(chēng)情況不足以解釋我們觀(guān)測到的宇宙成分，因此科學(xué)家紛紛開(kāi)始尋找CP不對稱(chēng)的其他來(lái)源。LHCb實(shí)驗的目的之一，就是研究CP不對稱(chēng)現象，深入理解宇宙中正反物質(zhì)不對稱(chēng)性的來(lái)源。

近日，LHCb合作組提交了帶電B介子無(wú)粲夸克三體衰變中CP不對稱(chēng)研究的新結果。在這一衰變中，一個(gè)帶電B介子(由一個(gè)反底夸克和一個(gè)上夸克組成)會(huì )衰變成π介子和K介子的組合。所謂“無(wú)粲夸克”指一個(gè)底夸克衰變成一個(gè)上夸克，這一過(guò)程不太可能發(fā)生，因為底夸克主要衰變?yōu)轸涌淇?。因此在這一罕見(jiàn)過(guò)程中，CP不對稱(chēng)會(huì )表現得更明顯。

結果在帶電B介子衰變?yōu)閮蓚€(gè)K介子和一個(gè)π介子時(shí)，合作組觀(guān)察到了最強的全局不對稱(chēng)性，其中帶電B介子衰變?yōu)?pi;介子、K介子和反K介子的幾率比反B介子衰變?yōu)榉?pi;介子、K介子和反K介子的幾率高約20%。而在衰變?yōu)槿齻€(gè)π介子和衰變?yōu)槿齻€(gè)K介子時(shí)，他們還觀(guān)察到了全局CP不對稱(chēng)性，其顯著(zhù)性首次超過(guò)五個(gè)標準差，即“5—西格瑪”，表示新發(fā)現的置信度可以達到99.9999%。不過(guò)，針對衰變成兩個(gè)π介子和一個(gè)K介子的情況，CP不對稱(chēng)仍然沒(méi)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(chēng)產(chǎn)生的機制提供了重要線(xiàn)索，LHC“王者歸來(lái)”，新升級的LHCb探測器或有助他們開(kāi)展更詳細的研究。(科技日報記者 劉霞)

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關(guān)鍵詞： 強子對撞機 最大正反物質(zhì)不對稱(chēng) 非反物質(zhì) 宇宙大爆炸