你有没有想过一个细思极恐的问题?
如果宇宙诞生时物质和反物质数量完全相等,它们会像“天敌”一样互相湮灭,最终连一颗原子都剩不下——我们的星球、生命,甚至你此刻看手机的动作,都不可能存在。
但现实是,宇宙中物质“碾压式”胜出,反物质几乎消失。这个困扰科学家半个多世纪的谜题,最近有了新突破口!
核心谜题:宇宙的“偏心”从何而来?
要解释物质为何“赢”了反物质,必须提到一个关键机制——CP破坏(CPViolation):粒子物理中,电荷共轭(C,正反粒子互换)和宇称(P,空间镜像反转)的联合对称性被打破的现象。简单说,就像一场比赛里,“物质队”和“反物质队”本应规则相同,但CP破坏让物质的“胜率”悄悄高了一点。
过去研究发现,在“魅力介子”(含魅夸克的介子)衰变中,CP破坏效应比预期强;但类似的“魅力重子”(含魅夸克的重子,如Λc⁺)衰变研究却进展缓慢。直到最近,上海交通大学李政道研究所的何小刚教授与刘家玮博士,用SU(3)味对称性理论结合末态再散射(Final-StateRe-Scattering)机制,提出了颠覆性结论:魅力重子衰变中的CP破坏效应,可能比之前模型预测的大得多。
关键机制:粒子的“二次互动”有多重要?
研究的核心亮点是“末态再散射”——简单理解,就像一场粒子“接力赛”:当魅力重子衰变产生新粒子后,这些“新选手”没直接退场,反而互相碰撞、交换能量(二次互动),产生了CP破坏所需的“相位差”。这种机制让物质与反物质的衰变概率差异被放大,最终预测的不对称性可达千分之一(即每1000个粒子衰变中,物质比反物质多1个),远超此前理论估计。
何小刚教授表示:“这项研究不仅为实验探索开辟了新方向,更让我们离理解宇宙‘物质主导’的本质更近一步。未来还能通过它检验‘标准模型’,甚至发现未知的‘新物理’。”
中国大科学装置将成“关键助攻”
目前,国际上的BESIII、LHCb、BelleII等实验已具备一定探测能力,但要捕捉如此微小的差异,需要更高精度的设备。值得期待的是,中国计划建设的超级陶粲装置(STCF)将大幅提升灵敏度,为这一前沿探索提供长期支持——未来我们可能就在“家门口”见证宇宙谜题的破解!
从“为什么存在”到“如何存在”,人类对宇宙的追问从未停止。
这次在“魅力重子”里发现的CP破坏线索,或许正是宇宙选择“物质”的“偏心密码”。
你还好奇哪些“宇宙级谜题”?
比如暗物质到底是什么?
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