D介子與反D介子衰減差異首次「現形」

2020-11-23 人民網

LHCb實驗為物理學家提供新的方法來解釋宇宙中物質—反物質的不平衡。

圖片來源：《自然》網站

據英國《自然》雜誌網站近日報導，歐洲核子研究中心（CERN）的科學家，首次發現了D介子粒子與反D介子粒子的衰減差異，為解釋宇宙為何由物質而非反物質組成提供了新途徑。

參與大型強子對撞機（LHC）上LHCb實驗的科學家做出了上述發現。此前，研究人員已預測到這種行為差異，而且這也符合粒子物理學標準模型。

物質和反物質擁有同樣的屬性，除電荷相反外，它們應該「行為」一樣，甚至「外貌」也一樣，這種現象名為CP對稱。這一對稱也表明，宇宙誕生時產生了等量的物質和反物質。但等量的物質和反物質一開始就會彼此湮滅，人類也將不復存在。如果這一對稱性有損壞——CP破缺，則意味著有些反物質的行為與其對應物質不一樣，或許可以解釋為什麼現在的宇宙由物質主宰。

自20世紀60年代以來，物理學家已在K介子和B介子（都由兩個夸克組成）內發現了CP破缺現象，相關研究分別於1980年和2008年榮膺諾貝爾獎。

但到目前為止，科學家從未在任何包含「璨」夸克的粒子（如D介子）內看到CP破缺。英國利物浦大學的粒子物理學家、LHCb團隊成員塔拉·謝爾斯說：「觀察到璨介子物質和反璨介子物質行為的不同，為我們提供了一種新方法。」

CERN研究人員之一、阿姆斯特丹國家核能和高能物理研究所的粒子物理學家奧莉雅·艾貢姬娜也表示，儘管D介子行為的這一影響太小，不足以完全解釋物質的主導地位，但它提供了解決問題的新途徑。科學家可從中尋找與標準模型的偏差，最終解釋物質—反物質之間的不平衡。

此外，這一發現還將有助於理論家更好地理解D介子和類似粒子中這一行為背後的機制。

當然，物理學家們知道，物質的主導地位不能僅靠夸克和反夸克的行為來解釋，發現新的CP破缺仍是粒子物理學面臨的最大挑戰之一。（劉霞）

(責編：聞佳琪(實習生)、熊旭)

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