大型强子对撞机团队首录λ重子与反λ重子衰变速率差异

7月16日塔斯社报道，大型强子对撞机(LHCb)装置的科研团队在历史上首次记录到λ重子和反λ重子的衰变速率差异，这一发现与宇称-电荷对称性(CP)破缺有关。研究人员在《自然》杂志发表文章称，这使物理学家距离揭示宇宙中几乎没有反物质的原因更近一步。

物理学标准模型预测，因宇称和电荷对称性被破坏，反物质和物质行为会有所不同。介子粒子的宇称和电荷对称性破坏早在半个多世纪前就已证实，而玻色子构成宇宙大部分物质。此次研究指出，在对λ-B重子衰变的观测中首次发现了这种反对称性。

大型强子对撞机(LHCb)装置旨在研究包含“美丽”的b夸克(一种重亚原子粒子)的粒子衰变。本世纪初，物理学家首次发现证据表明，包含b夸克的粒子和反粒子性质可能存在很大差异，这或许能解释宇宙中反物质的缺失，也激励了科学家对这些粒子的研究。

欧洲核子研究中心的物理学家直到现在才设法发现统计学上显著的证据，证明λ-B重子和反λ-B重子的行为存在差异。物理学家称其为重的不稳定粒子，其结构类似质子或反质子，其中一个轻的“下”夸克被重的“粲”b夸克或反夸克取代。

物理学家认为，这种形式的λ重子和反重子会迅速转变为质子和反质子，同时释放出另外三个粒子——一个K介子和一对带相反电荷的π介子。对2011年至2018年LHCb收集的数据分析发现，这些“粒子三重态”在物质和反物质衰变中以不同速率形成，首次证实了重子存在CP宇称破缺。

物理学家希望，未来对λB重子和反λB重子衰变的观测，能帮助他们理解宇称和电荷对称性破坏的确切发生位置。这将使科学家更接近解开反物质在宇宙中消失的谜团，也有助于测试粒子物理学标准模型的扩展版本以及描述“新物理学”的理论。

宇宙学家认为，生命诞生之初宇宙中物质和反物质含量大致相等。若真是如此，宇宙本不应存在，因为所有物质和反物质粒子应在大爆炸后最初时刻相互毁灭。几十年来，科学家一直在争论为何这种情况未发生，以及为何可观测宇宙中几乎没有反物质。许多科学家认为，物质和反物质粒子在某些物理特性上可能存在微妙但显著的差异，这或许能解释反物质的消失。为寻找此类异常现象，科学家利用国际空间站上的粒子加速器和仪器，研究反物质粒子与“普通”物质以及各种自然力的相互作用。