華大在線訊（通訊員 張冬亮）3月12日，國際頂級期刊《物理評論快報》以“編輯推薦”形式，同時刊發了粒子物理領域的兩項亮點成果——歐洲核子研究中心LHCb國際合作組首次觀測到“底介子到粲偶素”衰變中電荷宇稱（CP）對稱性直接破壞證據；并在重子衰變中發現了CP破壞的顯著跡象。這兩項由華中師范大學聯合LHCb中國組多家單位完成的成果，不僅為破解“宇宙為何由正物質主導”這一長期懸而未決的物理學難題提供了新的線索，也彰顯了我國在大型高能物理國際合作項目中日益增強的影響力。
宇宙誕生之初，正反物質本應等量產生，但現今觀測到的宇宙世界卻被正物質完全主宰。這個困擾科學界百年的謎題，其關鍵鑰匙或許就藏在微觀粒子的CP對稱性破壞現象中。自1964年克羅寧和菲奇（1980年諾貝爾物理學獎得主）在中性K介子衰變中首次發現CP破壞以來，對CP破壞本質與機制的研究始終是粒子物理的前沿課題。而此次中國團隊的發現，無疑為解開這個世紀謎題開啟了新的窗口與可能。
華中師范大學與高能物理研究所聯合團隊利用歐洲核子研究中心LHCb實驗的海量數據，針對B+→J/yp+這一特殊的底介子衰變過程，展開了精密的測量。研究過程猶如在量子世界的迷霧中精準捕捉稍縱即逝的“蝴蝶振翅”，科學家通過分析數千萬億次質子對撞事例，在該衰變中觀察到正物質和鏡像物質（即反物質）之間，存在著細微（約1%）的衰變率差異，從而取得了“底介子到粲偶素”過程中CP對稱性被直接破壞的關鍵證據。
主要完成人之一、我校尹航教授介紹道：“底介子到粲偶素衰變是研究CP破壞的黃金過程。歷史上的相關研究使得日本科學家小林誠和益川敏英獲得了諾貝爾物理學獎。而LHCb發現的此類過程中直接CP破壞證據，無疑為進一步檢驗和完善粒子物理標準模型提供了重要的實驗信息。”
B+→J/y p+衰變及其反物質過程的費曼圖，圖中左邊的樹圖和右邊的圈圖之間的干涉導致直接CP破壞
另一項研究聚焦于構成物質世界基石的重子——由三個夸克緊密結合而組成的微觀粒子。長久以來，標準模型預言了重子衰變中存在CP破壞效應，但這一效應始終如幽靈般難以捉摸，未被實驗證實。我校與北京大學、中國科學院大學組成的聯合團隊，通過精細分析底重子衰變為超子伴隨一對奇異介子的過程，觀測到正反重子衰變率存在顯著的差異，發現了重子衰變中CP對稱性破壞的有力證據，為深入探索重子系統的CP破壞機制奠定了堅實的基礎。
我校團隊負責人謝躍紅教授滿懷期待地表示：“我們多個中國單位緊密合作，共同打開了重子世界CP破壞的魔盒一角。我們期盼在接下來的研究中能夠取得更多的突破性進展，在解開宇宙物質起源謎團的道路上更進一步”。
兩項成果的背后，凝聚著我校粒子物理團隊十余載的堅守和耕耘。自2013年加入LHCb國際合作組以來，該團隊取得了Bs0介子混合角世界最精確測量值等成果，還建立了從理論預測到實驗驗證的完整研究體系。此次成果更彰顯中國智慧——由多家LHCb中國單位共同開展的CP破壞系列研究，已形成具有國際影響力的“中國方案”。
3月13日，LHCb中國組舉辦了專門線上報告會，來自華中師范大學、北京大學及中國科學院大學的三位青年才俊分別就上述研究成果進行了詳細介紹，其中我校物理與科學技術學院研究生李曼殊作為相關論文通訊作者介紹了“底介子到粲偶素”衰變的研究工作。來自國內主要高校和研究單位的100多名粒子物理研究人員參加會議。
目前，相關成果已獲美國物理學會和歐洲核子研究中心的專題報道，引發全球物理學界的廣泛關注和熱議。
（審讀人：王東）
附論文鏈接：
https://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevLett.134.101801
https://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevLett.134.101802
美國物理學會《物理》雜志推介：
https://physics.aps.org/articles/v18/56
歐洲核子研究中心新聞報道：
https://home.cern/news/news/physics/lhcb-sheds-light-two-pieces-matter-antimatter-puzzle
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