LHC报告迄今最大正反物质不对称现象有助进一步揭示宇宙为何由物质而非反物质组成
据欧洲核子研究中心官网近日报道,大型强子对撞机(LHC)上底夸克探测器(LHCb)实验合作组宣布,他们观察到迄今最大的正反物质不对称现象,有助进一步揭示宇宙为何由物质而非反物质组成。 LHCb实验合作组成员之一、清华大学工程物理系副教授张黎明解释称,电荷共轭—宇称(CP)不对称已成为粒子物理学标准模型的重要组成部分。如果没有它,宇宙大爆炸会产生等量的正反物质,它们相遇后会彼此湮灭。而要产生一个由物质主导的宇宙,一定有更多物质形成并在这场湮灭中幸存下来,由此正反物质之间必须存在一些差异,即CP不对称必然存在。 但粒子物理标准模型中存在的CP不对称情况不足以解释我们观测到的宇宙成分,因此科学家纷纷开始寻找CP不对称的其他来源。LHCb实验的目的之一,就是研究CP不对称现象,深入理解宇宙中正反物质不对称性的来源。 近日,LHCb合作组提交了带电B介子无粲夸克三体衰变中CP不对称研究的新结果。在这一衰变中,一个带电B介子(由一个反底夸克和一个上夸克组成)会衰变成π介子和K介子的组合。所谓“无粲夸克”指一个底夸克衰变成一个上夸克,这一过程不太可能发生,因为底夸克主要衰变为粲夸克。因此在这一罕见过程中,CP不对称会表现得更明显。 结果在带电B介子衰变为两个K介子和一个π介子时,合作组观察到了最强的全局不对称性,其中带电B介子衰变为π介子、K介子和反K介子的几率比反B介子衰变为反π介子、K介子和反K介子的几率高约20%。而在衰变为三个π介子和衰变为三个K介子时,他们还观察到了全局CP不对称性,其显著性首次超过五个标准差,即“5—西格玛”,表示新发现的置信度可以达到99.9999%。不过,针对衰变成两个π介子和一个K介子的情况,CP不对称仍然没有得到确认。 研究人员指出,最新结果为标准模型中CP不对称产生的机制提供了重要线索,LHC“王者归来”,新升级的LHCb探测器或有助他们开展更详细的研究。
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