來自中外的高能物理學(xué)家利用北京正負(fù)電子對撞機(jī)上的北京譜儀(BES)Ⅲ，完成了世界上最精確的正反科西超子衰變不對稱性測量。同時，找到了一種全新的方法，為研究物質(zhì)和反物質(zhì)之間的差異提供極其靈敏的探針。中國科學(xué)院高能物理研究所所長王貽芳說：“實(shí)驗(yàn)結(jié)果雖然沒有超出理論預(yù)言，但為進(jìn)一步精確測量重子衰變的CP破壞提供了新思路，為未來確認(rèn)或排除超出標(biāo)準(zhǔn)模型的CP破壞來源帶來了希望。”

這一結(jié)果于6月2日在國際學(xué)術(shù)期刊《自然》雜志正式刊發(fā)。

國際合作組發(fā)言人、中國科學(xué)院高能物理研究所李海波研究員介紹，超子是一類重子，早期是在宇宙線實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)的不穩(wěn)定粒子?？莆鞒邮且环N短壽命的雙奇異超子，由兩個奇異夸克和一個輕夸克組成，主要通過奇異夸克的弱衰變消失掉。精確測量超子和反超子衰變的不對稱性，即測量超子衰變中的CP破壞是檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)模型的重要手段。20世紀(jì)60年代以來，國外科學(xué)家相繼在K介子、B介子和D介子系統(tǒng)中發(fā)現(xiàn)CP破壞現(xiàn)象，這些發(fā)現(xiàn)都與標(biāo)準(zhǔn)模型的預(yù)言一致。但是科學(xué)家從未在重子衰變中發(fā)現(xiàn)過CP破壞，實(shí)驗(yàn)上尋找重子中的CP破壞對于理解宇宙原初反物質(zhì)消失之謎有重要科學(xué)意義。

王貽芳解釋：“科學(xué)家們猜測，宇宙大爆炸時產(chǎn)生了物質(zhì)和反物質(zhì)，物質(zhì)形成了我們今天的宇宙。但反物質(zhì)哪里去了？有一種理論認(rèn)為，反物質(zhì)之所以消失了，是因?yàn)槲镔|(zhì)和反物質(zhì)衰變模式存在差異，如果它們衰變率不一樣，就可以解釋為什么反物質(zhì)消失了——CP破壞就與這種差異相關(guān)。CP破壞已經(jīng)在介子系統(tǒng)中找到了實(shí)驗(yàn)證據(jù)，但這個總量太小了，不足以解釋宇宙原初反物質(zhì)消失的原因。所以，大家把尋找的希望放在了重子上，如果能在重子衰變中發(fā)現(xiàn)CP破壞，或許就能揭開反物質(zhì)消失之謎。”

雖然這次實(shí)驗(yàn)沒有發(fā)現(xiàn)科西超子CP破壞的證據(jù)，但為未來確認(rèn)或排除超出標(biāo)準(zhǔn)模型的CP破壞來源帶來了希望——北京譜儀Ⅲ實(shí)驗(yàn)首次利用處于量子糾纏的正反科西超子對的級聯(lián)衰變，成功地把導(dǎo)致正反物質(zhì)不對稱的弱作用力從強(qiáng)作用力中分離出來，使對CP破壞測量的敏感度顯著提高，為尋找CP破壞提供了一種全新的視角。王貽芳說：“這一創(chuàng)新研究是超子物理方向的里程碑，解決了30年來不能同時對超子和其反粒子測量的困境。”

BESⅢ探測器是我國自主研發(fā)的大型高能實(shí)驗(yàn)裝置，吸引了來自17個國家的80家科研機(jī)構(gòu)約500個科研人員。據(jù)介紹，科研人員目前正在分析更多數(shù)據(jù)，測量精度有望再提高三倍左右。王貽芳說：“這將是對重子CP不對稱最敏感的測量，用于檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)模型和可能的CP破壞新來源。”

《光明日報》（ 2022年06月03日 03版）