CERN首次觀測到重子衰變中的物質-反物質不對稱現象

歐洲核子研究中心（CERN）最新研究報告指出，科學家首次在特殊粒子衰變過程中觀測到物質與反物質的不對稱現象。這項突破性發現有助於解開宇宙中物質遠多於反物質的奧秘。

重子是由奇數個夸克組成的次原子粒子，例如原子核中的質子和中子就是由三個夸克構成的重子。此外還存在由夸克與反夸克組成的介子。科學界自1960年代起就已知介子會違反所謂的「電荷-宇稱對稱性」（CP對稱性），即物質與反物質的行為存在差異。

理論研究長期推測重子也會出現類似現象，但驗證這個假說卻耗費數十年。直到大型強子對撞機（LHC）及其專門研究物質與反物質差異的實驗累積足夠資料後，才終於獲得CP對稱性破缺的證據。

LHCb實驗發言人Vincenzo Vagnoni解釋：「觀測重子CP對稱性破缺之所以比介子耗時更久，關鍵在於效應大小和可用資料量。我們需要像LHC這樣能產生足夠多美麗重子及其反物質對應物的加速器，還需要能夠精確辨識其衰變產物的實驗裝置。這次我們分析了超過8萬次重子衰變，才首次在此類粒子中發現物質-反物質不對稱性。」

研究團隊在質子和中子的「重表親」——美麗-λ重子（Λ_b）的衰變過程中發現此現象。這種粒子由兩個上夸克、一個下夸克和一個底（美麗）夸克組成。科學家比對其與反美麗-λ重子的衰變模式後，發現具有統計顯著性的偏差。

雖然粒子物理標準模型能預測這種現象，但其精確度尚不足以與觀測結果直接比較。值得注意的是，標準模型預測的所有重子CP對稱性破缺程度，仍遠不足以解釋宇宙中反物質稀缺的現象。這暗示可能還存在超越標準模型的新物理機制。

Vagnoni強調：「我們在越多系統中觀測CP對稱性破缺、測量越精確，就越有機會檢驗標準模型並探索超越它的新物理。首次在重子衰變中觀測到CP對稱性破缺，為後續理論與實驗研究開闢新途徑，可能為超越標準模型的物理學提供新的限制條件。」

這項重要研究成果已發表於《自然》期刊。