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清華研究團隊深度參與在大型強子對撞機底夸克實驗中首次發現重子CP破壞現象
https://www.tsinghua.edu.cn/info/1175/117852.htm清華新聞網3月28日電當地時間3月24日晚,歐洲核子研究中心(CERN)在第59屆國際電弱相互作用和統一理論會議上宣布,大型強子對撞機底夸克實驗(LHCb)合作組首次在重子衰變CP中觀測到電荷共軛-宇稱聯合變換實驗(LHCb)合作組首次在重子衰變CP中觀測到電荷共軛-宇稱聯合變換實驗(LHCb)合作組首次在重子衰變CP中觀測到電荷共軛-宇稱聯合變換實驗性破壞(簡稱CP現象破壞」)。這結果有助於我們進一步認知宇宙演化過程,被視為人類探索基本對稱性破壞歷程中一座新的里程碑。 LHCb中國研究團隊對這一重大突破作出了關鍵性的貢獻,清華LHCb團隊成員深度參與並發揮重要作用。
根據大爆炸理論,宇宙誕生之初,物質和反物質應該是等量存在的。然而,目前已知的宇宙幾乎完全由物質構成,反物質幾乎消失無蹤。這現象令人困惑,因為物理定律中存在一種被稱為CP對稱性的規則,認為粒子與其反粒子應遵循相同的自然法則。要解釋為何物質最終主導宇宙,CP對稱性破壞是不可或缺的條件。
因此,自1964年粒子物理學家首次在K介子衰變中發現CP破壞現像以來,關於CP破壞的研究一直是粒子物理學的熱點前沿。在隨後的60年裡,粒子物理學家先後在底介子和粲介子衰變中發現了CP破壞,但尚未在構成可觀測宇宙主要成分的重子的衰變中觀測到這一現象。尋找重子衰變中的CP破壞是許多粒子物理實驗的重要研究任務。
LHCb中國研究團隊與合作者利用LHCb實驗數據,在多個重子衰變過程中尋找CP破壞現象。在底重子Λ_b0到pK⁻π⁺π⁻四體衰變過程的研究中,發現Λ_b0重子與其對應的反粒子(Λ_b0-bar)的衰變率存在顯著差異(如下圖所示),標誌著首次在重子衰變中觀測到CP破壞。這項發現填補了CP破壞研究中關鍵的一塊拼圖,為研究粒子物理標準模型的卡比博-小林-益川機制,理解宇宙中正反物質不對稱性起源提供了重要資訊。