（大公文匯全媒體記者 劉凝哲 北京報道）記者從中國科學院高能物理研究所獲悉，北京譜儀III合作組實現了一種創新實驗方法，為研究物質和反物質不對稱性提供了極其靈敏的實驗探針。相關研究成果於6月2日在《自然》雜誌上正式刊發。
科學家推測，在宇宙大爆炸之初產生了等量的正反物質，為什麼我們的宇宙只有物質而沒有找到反物質？這個問題困擾了科學界半個多世紀。物質和反物質遵循不同的衰變規律嗎？粒子衰變為研究正反物質不對稱性提供了重要線索：如果粒子和反粒子的衰變模式存在差異，那麼這些差異可能是導致我們豐富的物質世界形成的原因。然而，由於粒子衰變通常是由多種相互作用誘導發生的，比如一種類似質子的短壽命粒子——科西超子，它的內部含有兩個重的奇異夸克和一個輕夸克,帶一個負電荷，其衰變過程中既發生弱相互作用也發生強相互作用，如何識別是哪種作用導致正反物質衰變行為不同呢？北京譜儀III實驗最近首次利用處於量子糾纏的正反科西超子對的級聯衰變，成功地把導致正反物質不對稱的弱作用力從強作用力中分離出來，這一創新方法和實驗結果引起該領域世界同行的密切關注。
據介紹，在北京譜儀III實驗中，電子與其反粒子——正電子碰撞產生的能量是其固有質量的上萬倍，電子和正電子在碰撞中湮滅，並從釋放的能量中產生其他粒子或粒子對。在這項新的研究中，科研人員利用正反科西超子的「自旋」信息和量子關聯來揭示正反物質不對稱性，即「CP破壞」。超子衰變是尋找CP破壞的一個很有希望的狩獵場，因為它們的「自旋」方向可以通過其「子粒子」的衰變直接測量。成對的正反超子級聯衰變，可以把強相互作用力和弱相互作用力的貢獻分開，顯著提高CP破壞測量的敏感度。北京譜儀III實驗這一創新方法為尋找 CP 破壞提供了一種全新的視角。
儘管《自然》一文中給出的結果顯示沒有CP破壞的跡象，然而，這一創新方法為科學家未來確認或排除超出標準模型的CP破壞來源帶來了希望。「這是理解正反物質不對稱性的一個里程碑，我期待北京譜儀III合作組將取得更多成就。」中科院院士、高能物理研究所所長王貽芳說。「北京譜儀III實驗的靈敏度遠高於之前費米實驗室的HyperCP實驗，是HyperCP實驗單事例靈敏度的1000倍，這得益於BESIII實驗上正反科西超子的自旋極化和量子糾纏。」BESIII國際合作組發言人李海波研究員強調說。
BESIII探測器是中國自主研發的大型高能實驗裝置，吸引了來自17個國家的80家科研機構約500個科研人員，BESIII國際合作組是目前國內正在運行的最大國際合作組，這一結果是由中國科學家和國外合作者共同完成的，是國際合作的典範。
