北京谱仪

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北京谱仪Ⅲ完成世界上最精确的正反科西超子衰变不对称性测量开创探索正反物质不对称性新方法【科技前沿】 北京6月2日电（记者齐芳）来自中外的高能物理学家利用北京正负电子对撞机上的北京谱仪(BES)Ⅲ，完成了世界上最精确的正反科西超子衰变不对称性测量。同时，找到了一种全新的方法，为研究物质和反物质之间的差异提供极其灵敏的探针。中国科学院高能物理研究所所长王贻芳说：“实验结果虽然没有超出理论预言，但为进一步精确测量重子衰变的CP破坏提供了新思路，为未来确认或排除超出标准模型的CP破坏来源带来了希望。”这一结果于6月2日在国际学术期刊《自然》杂志正式刊发。

1国际合作组发言人、中国科学院高能物理研究所李海波研究员介绍，超子是一类重子，早期是在宇宙线实验中发现的不稳定粒子。科西超子是一种短寿命的双奇异超子，由两个奇异夸克和一个轻夸克组成，主要通过奇异夸克的弱衰变消失掉。精确测量超子和反超子衰变的不对称性，即测量超子衰变中的CP破坏是检验标准模型的重要手段。20世纪60年代以来，国外科学家相继在K介子、B介子和D介子系统中发现CP破坏现象，这些发现都与标准模型的预言一致。但是科学家从未在重子衰变中发现过CP破坏，实验上寻找重子中的CP破坏对于理解宇宙原初反物质消失之谜有重要科学意义。王贻芳解释：“科学家们猜测，宇宙大爆炸时产生了物质和反物质，物质形成了我们今天的宇宙。但反物质哪里去了？有一种理论认为，反物质之所以消失了，是因为物质和反物质衰变模式存在差异，如果它们衰变率不一样，就可以解释为什么反物质消失了——CP破坏就与这种差异相关。CP破坏已经在介子系统中找到了实验证据，但这个总量太小了，不足以解释宇宙原初反物质消失的原因。所以，大家把寻找的希望放在了重子上，如果能在重子衰变中发现CP破坏，或许就能揭开反物质消失之谜。”虽然这次实验没有发现科西超子CP破坏的证据，但为未来确认或排除超出标准模型的CP破坏来源带来了希望——北京谱仪Ⅲ实验首次利用处于量子纠缠的正反科西超子对的级联衰变，成功地把导致正反物质不对称的弱作用力从强作用力中分离出来，使对CP破坏测量的敏感度显著提高，为寻找CP破坏提供了一种全新的视角。王贻芳说：“这一创新研究是超子物理方向的里程碑，解决了30年来不能同时对超子和其反粒子测量的困境。”BESⅢ

2探测器是我国自主研发的大型高能实验装置，吸引了来自17个国家的80家科研机构约500个科研人员。据介绍，科研人员目前正在分析更多数据，测量精度有望再提高三倍左右。王贻芳说：“这将是对重子CP不对称最敏感的测量，用于检验标准模型和可能的CP破坏新来源。”（2022年）