LHC報告迄今最大正反物質不對稱現象

LHCb實驗合作組成員之一、清華大學工程物理系副教授張黎明解釋稱，電荷共軛—宇稱（CP）不對稱已成為粒子物理學標準模型的重要組成部分。如果沒有它，宇宙大爆炸會產生等量的正反物質，它們相遇后會彼此湮滅。而要產生一個由物質主導的宇宙，一定有更多物質形成并在這場湮滅中幸存下來，由此正反物質之間必須存在一些差異，即CP不對稱必然存在。

但粒子物理標準模型中存在的CP不對稱情況不足以解釋我們觀測到的宇宙成分，因此科學家紛紛開始尋找CP不對稱的其他來源。LHCb實驗的目的之一，就是研究CP不對稱現象，深入理解宇宙中正反物質不對稱性的來源。

近日，LHCb合作組提交了帶電B介子無粲夸克三體衰變中CP不對稱研究的新結果。在這一衰變中，一個帶電B介子（由一個反底夸克和一個上夸克組成）會衰變成π介子和K介子的組合。所謂“無粲夸克”指一個底夸克衰變成一個上夸克，這一過程不太可能發生，因為底夸克主要衰變為粲夸克。因此在這一罕見過程中，CP不對稱會表現得更明顯。

結果在帶電B介子衰變為兩個K介子和一個π介子時，合作組觀察到了最強的全局不對稱性，其中帶電B介子衰變為π介子、K介子和反K介子的幾率比反B介子衰變為反π介子、K介子和反K介子的幾率高約20%。而在衰變為三個π介子和衰變為三個K介子時，他們還觀察到了全局CP不對稱性，其顯著性首次超過五個標準差，即“5—西格瑪”，表示新發現的置信度可以達到99.9999%。不過，針對衰變成兩個π介子和一個K介子的情況，CP不對稱仍然沒有得到確認。

研究人員指出，最新結果為標準模型中CP不對稱產生的機制提供了重要線索，LHC“王者歸來”，新升級的LHCb探測器或有助他們開展更詳細的研究。