粒子物理学的标准模型预测物质和反物质之间的不对称性，称为电荷宇称（CP）破坏。但标准模型中这种不对称性的大小不足以解释不平衡，并且迄今为止仅在称为介子的粒子的某些衰变中观察到不对称性。在两项新研究中，来自物理学家LHCb 合作CERN 的大型强子对撞机 (LHC) 在重子衰变和美强子衰变成粲素粒子的过程中发现了 CP 破坏的证据，为解开物质与反物质之谜的这两部分提供了线索。
LHCb 探测器视图。图片来源：CERN。
包括 LHCb 在内的实验此前曾通过寻找物质和反物质重子衰变成其他粒子的方式的差异来寻找重子中的 CP 破坏。
但到目前为止，这些搜寻基本上都是空手而归。
尽管一项 LHCb 研究提供了底部 lambda 重子特定衰变过程的证据，但在随后分析此类衰变更大样本的研究中，这一证据并没有增加。
在第一项新研究之后，LHCb 物理学家筛选了 LHC 第一次和第二次运行期间获取的质子-质子碰撞数据，以寻找底部 lambda 重子的不同衰变模式，包括其衰变为 lambda 重子和两个 kaon。
然后，他们通过计算底部 lambda 重子及其反物质伙伴的衰变次数并计算两者之间的差值来寻找每种衰变模式中的 CP 破坏。
对于衰变成 lambda 重子和两个 kaon，这种差异显示了 CP 破坏的证据，显着性为 3.2 个标准差。
在第二次研究之后，LHCb 团队将注意力转向带电美介子衰变成 J/psi 和带电介子。
J/psi 是一种粲粒子——一种由粲夸克和粲反夸克组成的介子。
通过进行与底部 lambda 重子研究类似的分析，并使用大型强子对撞机第一次和第二次运行的数据，他们发现了带电介子衰变模式中 CP 破坏的证据，其显着性再次为 3.2 个标准差。
这一发现代表了美强子衰变为粲离子粒子过程中CP破坏的证据。
作者说：“我们的研究标志着在确定这些类型的衰变中是否存在 CP 破坏方面迈出了重要一步。”
“大型强子对撞机第三次运行以及对撞机计划升级的高亮度大型强子对撞机的数据将进一步揭示物质与反物质之谜的这些和其他部分。”
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LHCb 合作。 2024. Λ0b 和 Ξ0b 衰变到 Λh+h'− 的研究以及 Λ0b→ΛK+K− 中 CP 破坏的证据衰变。 arXiv：2411.15441
LHCb 合作。 2024 年。第一个证据证明美丽到粲素衰变的直接 CP 破坏。 arXiv：2411.12178
