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解開宇宙存在之謎:CERN發現關鍵粒子行為不對稱

歐洲核子研究組織(CERN)的科學家近期取得突破性發現,這項成果將幫助我們理解為何宇宙由物質而非反物質構成。透過分析大型強子對撞機(LHC)的海量資料,研究人員首次在「美麗-Λ重子」與其反物質孿生粒子間,觀測到微妙但至關重要的行為差異。

這項發現標誌著科學界首次在重子(包含質子與中子的粒子類別)中確認「CP對稱性破缺」現象。上個月在義大利拉蒂勒舉行的Moriond研討會上,LHCb合作團隊宣佈這項重大進展,為物質與反物質的微妙差異提供新見解。

根據物理學理論,宇宙大爆炸本應產生等量的物質與反物質。然而現今宇宙幾乎完全由物質構成,這個謎團暗示物質與反物質可能存在行為差異——即CP對稱性破缺。解開這個謎題,將回答科學界最根本的問題:為何宇宙不是一片虛無?

LHCb發言人Vincenzo Vagnoni解釋:「觀察重子的CP破缺比介子困難得多,關鍵在於效應強度與資料量。我們需要LHC這樣能大量產生美麗重子與其反粒子的裝置,還需要精確識別其衰變產物的探測技術。這次我們分析了超過8萬次重子衰變才首次確認這種不對稱性。」

研究團隊特別關注「美麗-Λ重子」(由1個上夸克、1個下夸克和1個美麗夸克組成),比較其與反粒子衰變成質子、K介子與π介子對的機率差異。結果顯示兩者衰變率存在2.45%的顯著差距(統計顯著性達5.2個標準差),遠超過實驗誤差範圍。

值得注意的是,標準模型預測的CP破缺程度,遠不足以解釋宇宙中觀察到的物質-反物質失衡。這暗示可能存在標準模型之外的新物理機制。CERN研究與計算主任Joachim Mnich表示:「這項突破再次展現LHC的科學潛力,為探索宇宙不對稱性提供新工具。」

這項開創性發現不僅驗證了重子也存在CP破缺,更為尋找超越標準模型的新物理開闢道路。隨著觀測系統與測量精度的提升,科學家將能更深入檢驗現有理論,逐步揭開宇宙存在之謎。