有史以來(lái)第一次，物理學(xué)家通過世界上最大的粒子加速器，觀察到了粒子和反粒子的衰變的差異，這種差異體現(xiàn)在構(gòu)成物質(zhì)基本單元的粲夸克中。

宇宙中充滿了常規(guī)物質(zhì)，另外還有反物質(zhì)，反物質(zhì)即使在地球上存在，但數(shù)量卻要少得多。這個(gè)新發(fā)現(xiàn)本身就很重要，它讓物理學(xué)家距離解釋所有消失的反物質(zhì)都去了哪里更近一步。這一發(fā)現(xiàn)可以幫助解開為什么物質(zhì)存在的奧秘，錫拉丘茲大學(xué)物理學(xué)教授，新研究的合著者之一莎朗·斯通用“歷史性的里程碑”來(lái)描述這一發(fā)現(xiàn)。

物質(zhì)的每個(gè)粒子都有一個(gè)反粒子，它的質(zhì)量相同，但電荷相反。當(dāng)物質(zhì)和反物質(zhì)相遇時(shí)，它們彼此湮滅。這是一個(gè)問題。大爆炸本應(yīng)產(chǎn)生等量的物質(zhì)和反物質(zhì)，而所有這些粒子本應(yīng)相互迅速摧毀，除了留下純粹的能量，其余的一切不再存在。然而預(yù)期中的這一切卻沒有全部發(fā)生。相反大約十億分之一的夸克居然幸存了下來(lái)，它們是構(gòu)成質(zhì)子和中子的基本粒子，于是宇宙存在了。

這種衰變意味著粒子和反粒子的行為并不是完全相同。它們會(huì)以略微不同的速度衰變，從而導(dǎo)致物質(zhì)和反物質(zhì)之間的不平衡。物理學(xué)家將這種行為差異稱為電荷 - 奇偶校驗(yàn)（CP）違規(guī)。這一概念最早來(lái)自俄羅斯物理學(xué)家安德烈·薩哈羅夫，他在1967年提出這個(gè)觀點(diǎn)，用來(lái)解釋為什么物質(zhì)在宇宙大爆炸中幸存下來(lái)。

目前已知有六種不同類型的夸克，它們都有自己的屬性，被稱為上、下、頂、底、奇、粲。 1964年物理學(xué)家首次在奇怪的夸克中觀察到現(xiàn)實(shí)世界中的CP違規(guī)行為。 2001年研究人員觀測(cè)到這種行為發(fā)生在含有底夸克的粒子上。從事這兩次相關(guān)研究的人員都為此獲得了諾貝爾獎(jiǎng)。物理學(xué)家長(zhǎng)期以來(lái)認(rèn)為它發(fā)生在含有粲夸克的粒子上，但卻沒有人真正發(fā)現(xiàn)這個(gè)事實(shí)。

該實(shí)驗(yàn)使用歐洲核子研究組織CERN的大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)，這是位于法國(guó)和瑞士邊境的27公里長(zhǎng)的環(huán)狀隧道，它會(huì)將亞原子粒子相互傾斜，以重現(xiàn)大爆炸后令人難以置信的能量閃光。當(dāng)粒子相互碰撞時(shí)，它們會(huì)分裂，然后這些組成部分會(huì)在不到一秒的時(shí)間內(nèi)衰變?yōu)楦€(wěn)定的粒子。

最新的觀測(cè)涉及到被稱為介子的夸克組合，特別是D0介子和反D0介子。D0介子由一個(gè)粲夸克和一個(gè)反上夸克(上夸克的反粒子)組成。反DO介子是一個(gè)反粲夸克和一個(gè)上夸克的組合。這兩個(gè)介子都以多種方式衰變，但其中有一小部分最終成為介子，稱為k介子或π介子。研究人員測(cè)量了D0介子和反D0介子衰變速率的差異，這一過程包括進(jìn)行間接測(cè)量，以確保他們不僅測(cè)量了兩個(gè)介子初始差異，也確保他們的設(shè)備檢測(cè)各種亞原子粒子能力的最小差異。

衰變的比率差異為千分之一。這個(gè)發(fā)現(xiàn)意味著D0和反D0不會(huì)以相同的速率衰減，這就是科學(xué)術(shù)語(yǔ)中所說的CP違規(guī)。該發(fā)現(xiàn)讓事情變得十分有趣，衰變的差異可能不足以解釋大爆炸后發(fā)生了什么，留下了如此多的物質(zhì)。盡管宇宙大到讓人驚訝。但現(xiàn)在物理學(xué)家可以利用這些數(shù)據(jù)來(lái)作為證據(jù)，宇宙為什么存在的真相可以更近一步。

物理學(xué)家依靠稱為標(biāo)準(zhǔn)模型的東西來(lái)解釋亞原子尺度上的所有東西?，F(xiàn)在的問題是，標(biāo)準(zhǔn)模型做出的預(yù)測(cè)是否可以解釋這個(gè)研究團(tuán)隊(duì)剛剛進(jìn)行的粲夸克測(cè)量，或者是否需要某種新的物理特性解釋 。某種角度來(lái)說，新的物理特性的存在將是最讓科學(xué)家激動(dòng)的事情，其中可能包括CP違規(guī)的真正來(lái)源。