LHC报告迄今最大正反物质不对称现象，有助进一步揭示宇宙为何由物质而非反物质组成

LHCb探测器。图片来源：CERN官网

科技日报记者 刘霞

据欧洲核子研究中心官网近日报道，大型强子对撞机（LHC）上底夸克探测器（LHCb）实验合作组宣布，他们观察到迄今最大的正反物质不对称现象，有助进一步揭示宇宙为何由物质而非反物质组成。

LHCb实验合作组成员之一、清华大学工程物理系副教授张黎明解释称，电荷共轭—宇称（CP）不对称已成为粒子物理学标准模型的重要组成部分。如果没有它，宇宙大爆炸会产生等量的正反物质，它们相遇后会彼此湮灭。而要产生一个由物质主导的宇宙，一定有更多物质形成并在这场湮灭中幸存下来，由此正反物质之间必须存在一些差异，即CP不对称必然存在。

但粒子物理标准模型中存在的CP不对称情况不足以解释我们观测到的宇宙成分，因此科学家纷纷开始寻找CP不对称的其他来源。LHCb实验的目的之一，就是研究CP不对称现象，深入理解宇宙中正反物质不对称性的来源。

近日，LHCb合作组提交了带电B介子无粲夸克三体衰变中CP不对称研究的新结果。在这一衰变中，一个带电B介子（由一个反底夸克和一个上夸克组成）会衰变成π介子和K介子的组合。所谓“无粲夸克”指一个底夸克衰变成一个上夸克，这一过程不太可能发生，因为底夸克主要衰变为粲夸克。因此在这一罕见过程中，CP不对称会表现得更明显。

结果在带电B介子衰变为两个K介子和一个π介子时，合作组观察到了最强的全局不对称性，其中带电B介子衰变为π介子、K介子和反K介子的几率比反B介子衰变为反π介子、K介子和反K介子的几率高约20%。而在衰变为三个π介子和衰变为三个K介子时，他们还观察到了全局CP不对称性，其显著性首次超过五个标准差，即“5—西格玛”，表示新发现的置信度可以达到99.9999%。不过，针对衰变成两个π介子和一个K介子的情况，CP不对称仍然没有得到确认。

研究人员指出，最新结果为标准模型中CP不对称产生的机制提供了重要线索，LHC“王者归来”，新升级的LHCb探测器或有助他们开展更详细的研究。

关键词： 不对称现象