世界上最强大的粒子加速器大型强子对撞机(LHC)的一项实验，已经看到物质和反物质表现出不同的新方式 - 物理学家几十年来一直在寻找的方式。

在瑞士日内瓦附近的欧洲粒子物理实验室欧洲核子研究中心的LHCb实验中，物理学家观察了这种行为 - 研究人员预测并​​且符合粒子物理学的标准模型 - 在称为D介子的粒子衰变中。

这一发现揭示了一个小的机制，它有助于在宇宙中产生比反物质更多的物质 - 这是反电荷的镜像粒子。理解不平衡是物理学中最紧迫的谜团之一，因为它解释了物质存在的原因。如果在宇宙早期，物质和反物质存在于相等的部分，它们就会相互消灭，只留下辐射。

D-meson行为的影响太小，无法完全解释物质的主导地位，但它提供了解决问题的新途径，阿姆斯特丹国家核能和高能物理研究所的粒子物理学家Olya Igonkina说。 ，谁在CERN的ATLAS实验工作。她说，这一发现为物理学家提供了一个尚未探索的地方，可以寻找与标准模型的偏差 - 这最终可以解释这种差异。

在短期内，这一发现还将有助于理论家更好地理解D介子和类似粒子中这种行为背后的机制，这是物理学家能够证实的自然界“选择”物质而不是反物质的唯一实验室例子。当LHCb合作于3月21日在意大利La Thuile举行的Rencontres de Moriond会议上展示时，这一发现获得了掌声和香槟。

迷人的发现

物理学家早就知道，粒子之间的某些相互作用会在物质粒子及其反物质对应物的行为上产生差异。造成物质 - 反物质不平衡的这种现象称为CP违规。自20世纪60年代以来，物理学家发现CP侵入称为kaons和B介子的粒子，每个粒子由两个夸克粒子组成 - 这些观察结果有助于在1980年和2008年赢得诺贝尔奖。

但是，到目前为止，从未在任何包含夸克的“魅力”味道的粒子中看到CP违规，例如D介子。英国利物浦大学的粒子物理学家，LHCb团队的成员Tara Shears说：“观察物质和反物质魅力介子的行为不同，可以为教科书提供一种测量方法。”然而，物理学家们知道物质的主导地位不能仅靠夸克和反夸克的行为来解释，发现新的CP违规仍然是粒子物理学面临的最大挑战之一。

Shears说，D介子的影响很小，技术上很难测量。从2011年到2018年，累积了足够的粒子衰变，使数据集对微小的不平衡敏感。“这真的证明了LHCb实验的精确性和灵敏度，物理学家分析数据的独创性，以及LHC提供大样本的能力，现在可以实现，”她说。