北京正负电子对撞机上这一前所未有的实验，对理解反物质消失之谜

　　尽管在宇宙大爆炸之初应该产生等量的正反物质，为什么我们的宇宙却只有物质而非反物质？物质和反物质遵循不同的物理规律吗？
　　解放日报上观新闻记者从中国科学院高能物理研究所获悉，依托该所的北京正负电子对撞机上北京谱仪III实验在最近的一次测量中证实了一种全新的方法，为研究物质和反物质之间的差异提供了极其灵敏的探针。2022年6月2日，这一重大成果刊发于国际权威学术期刊《自然》。
　　粒子衰变为研究正反物质不对称提供了重要线索：如果粒子和反粒子的衰变模式存在差异，那么这些差异可能是导致我们今天丰富的物质世界形成的原因。
　　与我们熟悉的质子和中子一样，超子也是一类重子，但它在地球上是不存在的，它可以在高能宇宙线和地球大气层撞击时产生，在短暂飞行后衰变消失，是一种不稳定粒子。
　　精确地测量超子和反超子衰变的不对称性（即超子衰变中的CP破坏），是检验粒子物理标准模型的重要手段。CP破坏是粒子物理学中的一个术语，它说明弱相互作用下正反物质的衰变概率可能不同。李政道和杨振宁正是发现弱相互作用下宇称不守恒，获得1957年诺贝尔物理学奖。
　　之前，科学家从未在重子衰变中发现过CP破坏，通过实验寻找重子中的CP破坏，对于人们理解宇宙之初反物质消失之谜有重要科学意义。
　　北京谱仪III实验以前所未有的精度（小于千分之二）测量了正反科西超子的不对称参数。合作组发言人李海波研究员介绍，这一创新研究解决了30年来不能同时对超子和其反粒子进行测量的困境，为寻找CP破坏提供了一种全新的视角。
　　正反科西超子级联衰变演示图：如果物质和反物质遵循相同的物理法则，科西超子与反科西超子的衰变应该是镜像对称的，只是空间坐标是相反的。镜像之间纽带连接表示正反超子的量子关联。
　　这是理解正反物质不对称的一个里程碑，已经引起国际同行的关注，被国际轻子光子大会邀请为大会专题报告。中科院院士、高能物理研究所所长王贻芳介绍，接下来，北京谱仪III实验的测量精度有望再提高三倍左右。北京谱仪III探测器还将运行大约10年左右，希望在不远的将来能够发现超子CP破坏的实验证据。
　　北京谱仪III探测器是我国自主研发的大型高能实验装置，吸引了来自17个国家80家科研机构的约500名科研人员，是目前国内正在运行的最大国际合作组。此次实验结果正是由中国科学家和国外合作者共同完成。
　　题图来源：北京谱仪III探测器。图片由中国科学院高能物理研究所提供