我们的宇宙为何不对称？消失的反物质都去哪了？

我们都知道，宇宙中充满了物质，所有星系、行星，甚至我们自身，都是由普通的原子组成的。

然而，按照理论，宇宙在大爆炸之初应该诞生了等量的物质和反物质。

这就引出了一个大问题——反物质去哪了？为什么我们看到的宇宙几乎全是普通物质，而不是一片空荡荡的虚无？

这个问题一直是物理学界的终极之谜之一。

3月24号，欧洲核子研究中心（CERN）的LHCb实验团队终于找到了突破口——他们首次在重子（即由三个夸克组成的粒子，如质子、中子）中观测到了“电荷-宇称（CP）破坏”的现象。

物理学家早就知道，每一种普通粒子都有一个“孪生兄弟”——反粒子。

反粒子的质量和普通粒子相同，但电荷相反，比如电子的反粒子是带正电的正电子，质子的反粒子则是带负电的反质子。

在正常情况下，物质和反物质应该对称存在，一旦相遇，它们会发生湮灭，释放出巨大的能量。

然而，现实中的宇宙明显不是这样的。

因为如果物质和反物质真的完全对称，我们就不会存在，地球、太阳系、银河系，甚至整个宇宙都不会存在。

这意味着，一定有某种机制打破了这种对称性，使得物质在宇宙早期占了上风。

早在上世纪60年代，科学家们就在介子（一种由夸克-反夸克对组成的粒子）中观察到了CP破坏现象。

CP破坏意味着粒子和它的反粒子在衰变时表现得并不完全对称，某种物理机制导致物质比反物质多了一点点。

虽然这个发现令人振奋，但它所能解释的物质-反物质不对称性远远不够。于是，科学家们一直在寻找CP破坏是否也发生在重子中。

现在，LHCb团队终于在一种叫做“美-拉姆达重子”（Λb）的粒子上找到了明确证据。

这种粒子由上夸克（u）、下夸克（d）和美夸克（b）组成，它的反粒子则由相应的反夸克构成。

研究人员发现，在这些粒子的衰变过程中，物质和反物质的行为有细微但显著的不同。

要发现这种细微的不对称性并不容易。

研究团队分析了大型强子对撞机（LHC）在2009-2013年和2015-2018年间产生的海量数据，总共筛选了超过80,000次Λb衰变事件，并计算它们与反Λb衰变事件的比率。

最终，他们发现，Λb和反Λb的衰变比率存在2.45%的偏差，并且这一偏差的统计显著性达到了5.2个标准偏差（5.2σ）——这是一个足以被科学界接受为“发现”的水平。

这一结果首次证明了重子中也存在CP破坏，并且这一破坏的程度比标准模型预测的要大得多。这意味着，或许在标准模型之外，还存在更深层的物理机制，在影响着宇宙中的物质-反物质比例。

虽然这项研究令人兴奋，但它也带来了新的难题。

根据标准模型的预测，即便考虑到CP破坏的效应，宇宙中的物质仍然不应该比反物质多这么多。

换句话说，LHCb的发现表明，可能存在一种尚未被发现的“新物理”机制，在早期宇宙中进一步破坏了物质与反物质的对称性。

如果未来的实验能够证实这一点，那将意味着标准模型并不完整，我们需要新的理论来解释宇宙的起源。这也是LHC未来实验的重要目标之一——寻找超越标准模型的物理现象。

CERN研究主管Joachim Mnich表示：“这一发现再次证明了LHC的科学潜力。它为探索宇宙中物质-反物质不对称性提供了全新的工具。”

那么，这一研究成果对普通人来说有什么意义呢？

简单来说，它帮助我们更好地理解了宇宙为何是现在这个样子。

如果在宇宙早期物质和反物质真的完全对称，它们会彼此湮灭，宇宙中将只剩下一团辐射，根本不会形成任何星系、行星，甚至不会有我们人类的存在。

而CP破坏的存在，意味着宇宙中某种未知机制让物质比反物质多了一点点，这一点点的优势，最终造就了我们所看到的宇宙。

这不仅是基础物理学上的一个重要发现，也可能在未来影响我们的技术发展。比如，进一步研究这些现象，可能会帮助我们更好地理解粒子物理，甚至在未来推动核能技术、量子计算、甚至反物质能源的开发。

尽管LHCb的发现已经令人兴奋，但科学家们并不满足于此。

未来，LHC还将继续升级，对更多的粒子进行更精确的测量。同时，世界各国也在计划建造比LHC更大的粒子对撞机，比如中国的环形正负电子对撞机（CEPC）和欧洲的未来圆形对撞机（FCC），它们可能会进一步揭示宇宙起源的秘密。

CERN的LHCb发言人Vincenzo Vagnoni表示：“我们观察到的CP破坏现象只是冰山一角，未来如果能在更多的粒子系统中观测到类似现象，我们就有更多机会测试标准模型，并寻找超出标准模型的新物理。”

换句话说，我们刚刚打开了一扇探索宇宙奥秘的大门，而门后隐藏的，可能是一整套全新的物理定律。

今天，我们可能只是看到了宇宙为何偏向物质的一点端倪，但明天，或许就能找到真正让宇宙存在的“终极规则”。

正如科学家所说，物理学的每一个新发现，都是人类理解世界的一次巨大飞跃。而CP破坏的研究，或许会让我们站在一个全新的起点，向着宇宙最深处的秘密迈进。