我們為什麼存在?這可以說是最深刻的問題，也可能看起來完全超出了粒子物理學的範疇。但是我們在歐洲核子研究中心的大型強子對撞機上的新實驗讓我們更接近了解它。
要理解為什麼，讓我們回到大爆炸大約138億年。這個事件產生了相同數量的物質和反物質。據信，每個粒子都有一個與其自身幾乎完全相同但具有相反電荷的反物質伴星。當粒子和它的反粒子相遇時，它們會相互湮滅 - 在一陣光線中消失。
為什麼我們今天看到的宇宙完全是由物質構成的，這是現代物理學最大的奧秘之一。如果有相同數量的反物質，宇宙中的一切都將被消滅。我們的研究揭示了物質和反物質之間這種不對稱的新來源。
反物質首先由亞瑟舒斯特於1896年假設，由保羅狄拉克於1928 年提供理論基礎，並於1932年由卡爾安德森以反電子的形式發現，稱為正電子。正電子發生在天然放射性過程中，如鉀-40的衰變。這意味著你的普通香蕉(含有鉀)每75分鐘發出一次正電子。然後它們隨物質電子湮滅產生光。PET掃描儀等醫療應用在同一過程中產生反物質。
構成原子的物質的基本構成塊是稱為夸克和輕子的基本粒子。夸克有六種：向上，向下，奇怪，魅力，底部和頂部。同樣，有六個輕子：電子，μ子，tau和三個中微子。還有這十二種顆粒的反物質拷貝，它們的電荷不同。
反物質粒子原則上應該是其正常伴侶的完美鏡像。但實驗表明情況並非總是這樣。例如，稱為介子的粒子，由一個夸克和一個反夸克組成。中性介子具有一個迷人的特徵：它們可以自發地變成它們的反介子，反之亦然。在這個過程中，夸克變成反夸克或反夸克變成夸克。但是實驗表明，這可能發生在一個方向上而不是相反的方向 - 隨著時間的推移產生的物質比反物質更多。
第三次是一個魅力
在含有夸克的粒子中，只有那些包括奇怪和底夸克的粒子被發現具有這種不對稱性 - 這些都是非常重要的發現。非常先觀察在1964年涉及奇異粒子的不對稱使理論家預測六種夸克的存在-在這個時候只有三個被稱為存在。2001年發現底部粒子的不對稱性是對導致六夸克圖像的機制的最終證實。這兩項發現都獲得了諾貝爾獎。
奇怪的和底夸克都帶有負電荷。在理論上應該能夠形成能夠表現出物質 - 反物質不對稱性的粒子的唯一帶正電的夸克是有魅力的。理論表明如果確實如此，那麼效果應該很小並且難以檢測。
但是，LHCb實驗現在已經成功地首次觀察到稱為D-meson的顆粒中的這種不對稱性- 這是由魅力夸克組成的。這是由我在十年前開創的LHC碰撞中直接產生的前所未有的魅力粒子所能實現的。結果表明，這種統計波動的可能性大約為50億。
如果這種不對稱性不是來自導致奇怪和底夸克不對稱的相同機制，那麼這為物質的新來源 - 反物質不對稱留下了空間，這可能會增加早期宇宙中的這種不對稱性。這很重要，因為少數已知的不對稱情況無法解釋為什麼宇宙包含如此多的物質。僅僅魅力發現不足以填補這一空白，但它是理解基本粒子相互作用的重要難題。
下一步
這一發現之後將有更多的理論著作，這有助於解釋結果。但更重要的是，它將概述進一步的測試，以加深我們的發現後的理解 - 許多此類測試已經在進行中。
在未來十年，升級的LHCb實驗將提高這些測量的靈敏度。這將由日本的Belle II實驗補充，該實驗剛剛開始運作。這些是物質 - 反物質不對稱研究的令人興奮的前景。
反物質也是許多其他實驗的核心。CERN的Antiproton減速器正在生產整個反原子，它為許多實驗提供高精度測量。在AMS-2實驗登上國際空間站是在尋找宇宙起源的反物質。目前和未來的一些實驗將解決中微子之間是否存在反物質不對稱的問題。
雖然我們仍然無法徹底解決宇宙物質 - 反物質不對稱的神秘感，但我們的最新發現為精確測量時代打開了大門，這個時代有可能揭示未知現象。我有理由樂觀地認為物理學有一天能夠解釋我們為什麼會在這裡。