Breaking：重大反物质发现可能有助于解开存在之谜

我们现在离理解 Universe 如何避免反物质启示。CERN 的科学家们发现了物理学处理物质和反物质的方式存在根本差异的诱人线索。

大型强子对撞机 （LHC） 的实验已经验证了称为重子的粒子的物质和反物质形式之间的不对称性。

这种效应被称为电荷平价 （CP） 违规，以前只在另一个粒子类，称为介子.但是，构成宇宙物质大部分的重子的实验证据是物理学家所拥有的一直在寻找.

“它表明物质和反物质之间的细微差异存在于更广泛的粒子中，这表明物理学的基本定律对重子和反重子的处理方式不同，”欧洲核子研究组织物理学家、该研究的第一作者杨雪婷告诉 ScienceAlert。

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"宇宙中的物质-反物质不对称性要求重子中的 CP 违背，因此这一发现是测试我们当前理论的完整性的关键一步，也是探索新物理学是否可能隐藏在我们以前没有足够仔细观察的地方的关键一步。

为了发现这一发现，该团队分析了 2011 年至 2018 年间在 LHC 收集的数据中的大约 80,000 个粒子衰变事件。研究人员专注于称为 lambda-beauty （Λb） 重子的粒子及其对应的反物质，寻找它们衰变方式存在差异的任何迹象。

如果 CP 是对称的，则粒子的物质和反物质形式都应该衰变成相同的 - 如果是镜像的 - 产物。

然而，该团队发现物质和反物质重子衰变之间存在 2.5% 的相对差异。

“这听起来可能很小，但结果是具有统计学意义够了，“杨说。“它表明 Λb 和抗 Λb 的衰变方式不完全相同，这提供了对重子中 CP 违例的观察。”

重要的是，该发现达到了 5.2 西格玛的统计学意义。这意味着观察到的效果来自随机波动的几率仅为 1000 万分之一。

这一发现对物理学具有重大影响——包括诸如“我们为什么在这里”等基本问题。

尽管它的名字很怪异，但反物质应该是平凡的。它与常规物质的主要区别在于具有相反的电荷。但这个看似微不足道的细节意味着，如果两者相遇，他们将在一股能量中相互歼灭。

理论上，Big Bang不应该偏爱一个而不是另一个，同时产生等量的物质和反物质。如果是这样的话，宇宙的全部内容都应该有将自己炸得被遗忘在存在的最初几分钟，留下宇宙一个非常空旷的地方。

由于这显然没有发生，似乎有一些未知因素介入，因此产生的物质比反物质略多。今天存在的一切都——从星系到沙粒——都是由在早期湮灭中幸存下来的一小部分组成的。

在一个简单的宇宙中，反转粒子的电荷坐标和空间坐标——基本上，无论是物质还是反物质——都不应该改变它在物理定律下的行为方式。

这个概念被称为CP 对称性，虽然它曾经被认为与能量守恒一样不变，但标准型号自 20 世纪中叶以来的物理学。

“CP 违规是解释物质-反物质不对称所需的基本要素之一。然而，物理学家估计，自然界中 CP 违规的数量必须比粒子物理学标准模型预测的要大得多，“杨说。

“这强烈表明，必须存在标准模型之外的新物理场，从而提供额外的 CP 违规来源。研究不同系统（包括重子）中的 CP 违规，为标准模型提供了重要的测试，并可能提供超越标准模型的新物理学的提示。

例如，反物质有可能被引力排斥而不是被吸引——这意味着它会下落向上.为了验证这个想法，CERN 物理学家之前进行了“跌落”测试并发现反物质确实像普通物质一样落下。在这方面，没有违反 CP。

但新的探测表明，某些东西确实会导致物质和反物质以不同的方式衰变。这一期待已久的确认令人兴奋，但仍然不够。

“在重子衰变中观察到的 CP 违例——就像在 LHCb 的新结果中一样——与标准模型的预测一致，因此它没有提供足够的 CP 违例来自行解决物质-反物质难题，”杨说。“但它为重子领域的 CP 违规行为打开了一扇新窗口，这在很大程度上是未被探索的。”

“物理学家正在寻找超出粒子物理学标准模型预测的 CP 违规的新来源。发现这样的来源可能会导致新的物理学。

该研究发表在杂志上自然界.

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