我们为何存在？这可以说是最深刻的问题，而且似乎完全超出了粒子物理学的范围。
但我们的新实验欧洲核子研究中心的大型强子对撞机让我们离弄清楚这一点又近了一步。
为了理解其中的原因，让我们回到大约 138 亿年前。这个事件产生了等量的构成你的物质和一种叫做反物质。
人们相信每个粒子都有一个与自身几乎相同但具有相反电荷的伴侣。当粒子和它的反粒子相遇时，它们会互相湮灭——消失在一阵光中。
为什么我们今天看到的宇宙完全由物质构成，这是现代物理学最大的谜团之一。如果存在等量的反物质，宇宙中的一切都会湮灭。
我们的研究已经揭晓物质与反物质之间这种不对称性的新来源。
反物质最早由阿瑟·舒斯特1896 年，由保罗·狄拉克1928 年，发现了反电子（称为正电子）的形式卡尔·安德森1932 年。正电子出现在自然放射性过程中，例如钾 40 的衰变。
这意味着普通香蕉（含有钾）每 75 分钟就会释放出一个正电子。然后它们与物质电子一起湮灭以产生光。 PET 扫描仪等医疗应用会在同一过程中产生反物质。
构成原子的物质的基本组成部分是称为夸克和轻子的基本粒子。有六种夸克：上、下、奇、魅、下、上。
同样，还有六个轻子：电子、μ子、τ子和这三个。这十二种粒子也有反物质副本，只是电荷不同。
反物质粒子原则上应该是其正常伴星的完美镜像。但实验表明情况并非总是如此。
以称为介子，由一个夸克和一个反夸克组成。中性介子有一个令人着迷的特征：它们可以自发地变成反介子，反之亦然。
在这个过程中，夸克变成反夸克或者反夸克变成夸克。但实验表明，这种情况在一个方向发生的可能性比在相反方向发生的可能性更大——随着时间的推移，产生的物质多于反物质。
第三次有魅力
在含有夸克的粒子中，只有那些包括奇夸克和底夸克的粒子才被发现表现出这种不对称性——这些都是非常重要的发现。
非常第一次观察1964 年，涉及奇异粒子的不对称性研究使理论学家能够预测六个夸克的存在——当时人们只知道存在三个夸克。
2001 年发现底部粒子不对称性该机制的最终确认这导致了六夸克图景。这两项发现都获得了诺贝尔奖。
奇夸克和底夸克都带有负电荷。理论上，唯一一种带正电的夸克应该能够形成能够表现出物质-反物质不对称性的粒子，那就是粲夸克。理论表明，如果确实如此，那么影响应该很小并且难以检测。
但 LHCb 实验现在已经成功地观察到粒子中的这种不对称性，称为D介子——首次由粲夸克组成。
这是我在十年前开创的大型强子对撞机碰撞中直接产生的空前数量的粲粒子使之成为可能的。结果表明，出现统计波动的可能性约为十亿分之五十。
如果这种不对称性并非来自导致奇夸克和底夸克不对称性的同一机制，那么这就为物质-反物质不对称性的新来源留下了空间，这些不对称性可以增加早期宇宙中的总体不对称性。这很重要，因为少数已知的不对称案例无法解释为什么宇宙包含如此多的物质。
魅力发现本身不足以填补这一空白，但它是理解基本粒子相互作用的重要拼图。
后续步骤
这一发现之后将出现更多的理论著作，这有助于解释结果。但更重要的是，它将概述进一步的测试，以加深我们的发现之后的理解——许多此类测试已经正在进行。
未来十年，升级后的大型强子对撞机实验将提高此类测量的灵敏度。这将得到补充日本Belle II实验，刚刚开始运营。
这些都是物质-反物质不对称性研究的令人兴奋的前景。
反物质也是许多其他实验的核心。整个反原子正在生产CERN 的反质子减速器，它为许多进行高精度测量的实验提供了依据。
这AMS-2实验国际空间站正在寻找宇宙起源的反物质。当前和未来的许多实验将解决中微子之间是否存在反物质不对称性的问题。
虽然我们仍然无法完全解开宇宙物质与反物质不对称性的谜团，但我们的最新发现为精密测量时代打开了大门，有可能发现未知的现象。我们有充分的理由乐观地相信，物理学有一天能够解释我们为什么会在这里。
