依托中国科学院高能物理研究所北京正负电子对撞机的北京谱仪III实验，科研合作组完成了世界上最精确的正反科西超子衰变参数和不对称性测量，为正反物质不对称性的探索开创了新的实验方法。相关研究成果6月2日在《自然》杂志上正式刊发。
超子是重子的一种，其内部至少含有一个奇异夸克，是早期科学家在宇宙线实验中发现的不稳定粒子，在地球上本不存在。且因其寿命很短，观测起来十分困难。北京谱仪III实验的研究核心便是夸克物质之谜和正反物质不对称起源问题，科研人员使用北京正负电子对撞机，“撞”出了由两个奇异夸克和一个轻夸克组成的科西超子，并围绕正反科西超子的衰变展开了研究。
平日里，人们可感、可触的是物质世界，反物质则“看不见、摸不着”。事实上，宇宙中的每种粒子都存在相对应的反粒子，如果能够确认正反粒子的衰变模式存在差异，便可能找到物质世界的形成原因。但粒子衰变通常由多种相互作用诱导发生，以科西超子为例，其衰变过程中强、弱相互作用同时发生。精确测量正反超子衰变的不对称性，难点就在于识别出正反物质的衰变差异是何种作用所导致。
科研合作组发言人、中科院高能物理所研究员李海波解释道，此前科学家只对正科西超子展开过测量，测量精度在百分级，反科西超子从未有人成功测量，世界上没有一种实验先例能同时测量到正反科西超子的衰变参数。
利用北京谱仪III实验收集到的约100亿个J/psi粒子，科研合作组使用其中的13亿个衰变事例，完整干净地重建出约7万余个处于量子相干状态的正反科西超子对。通过独特的量子干涉效应，以及科西超子的级联衰变和自旋极化信息，北京谱仪III合作组首次成功地将导致正反物质不对称的弱作用力从强作用力中分离出来，实现了对正反科西超子衰变行为的同时测量。中科院院士、中科院高能物理所所长王贻芳表示，虽然本次测量并未显示出正反物质不对称性的迹象，但实验的创新方法为科研提供了全新视角，是理解正反物质不对称的一个里程碑。
“这一创新，解决了30年来不能同时对正反科西超子进行测量的困境。”李海波表示，海量的数据，孕育出目前世界上最精确的测量结果，对正反科西超子不对称参数的测量精度首次达到千分之一级别，并验证了粒子标准模型，“我们是最好的！”
正反科西超子级联衰变演示图：如果物质和反物质遵循相同的物理法则，正反科西超子的衰变应该是镜像对称的，只是空间坐标相反，镜像之间纽带连接表示正反超子的量子关联。
北京谱仪III探测器是我国自主研发的大型高能实验装置，自2008年改造完成运行至今，仍保持着良好的运行状态，共有来自17个国家、80家科研机构的约500名科研人员围绕其合作开展科研工作，是当前国内正在运行的最大国际合作组。利用该装置产出的科研数据，科学家已发表了400余篇高水平科研论文。王贻芳表示，本次发表的科研成果是由我国科学家和国外合作者共同完成的，是国际合作的典范。
目前，科研合作组正在进行100亿个J/psi粒子的数据分析，预计未来测量精度将再提高三倍左右。李海波说，这将用于检验粒子标准模型和可能的正反超子衰变的不对称性新来源，希望在不远的将来，能够发现超子衰变不对称性的实验证据。
编辑：王琼
源自北京日报客户端2022.6.2 原地址https://bj.bjd.com.cn/5b165687a010550e5ddc0e6a/contentShare/5b16573ae4b02a9fe2d558f9/AP62980090e4b0d498ab73f975.html
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