2025年3月12日，国际顶级期刊《物理评论快报》以“编辑推荐”形式，同时刊发了粒子物理领域的两项亮点成果：欧洲核子研究中心LHCb国际合作组首次观测到“底介子到粲偶素”衰变中电荷宇称（CP）对称性直接破坏证据；并在重子衰变中发现了CP破坏的显著迹象。这两项由华中师范大学联合LHCb中国组多家单位完成的成果，不仅为破解“宇宙为何由正物质主导”这一长期悬而未决的物理学难题提供了新的线索，也彰显了我国在大型高能物理国际合作项目中日益增强的影响力。
宇宙诞生之初，正反物质本应等量产生，但现今观测到的宇宙世界却被正物质完全主宰。这个困扰科学界百年的谜题，其关键钥匙或许就藏在微观粒子的CP对称性破坏现象中。自1964年克罗宁和菲奇（1980年诺贝尔物理学奖得主）在中性K介子衰变中首次发现CP破坏以来，对CP破坏本质与机制的研究始终是粒子物理的前沿课题。而此次中国团队的发现，无疑为解开这个世纪谜题开启了新的窗口与可能。
成果一：捕获“底介子到粲偶素”衰变中的镜像差异
华中师范大学与高能物理研究所联合团队利用欧洲核子研究中心LHCb实验的海量数据，针对B+→J/yp+这一特殊的底介子衰变过程，展开了精密的测量。研究过程犹如在量子世界的迷雾中精准捕捉稍纵即逝的“蝴蝶振翅”，科学家通过分析数千万亿次质子对撞事例，在该衰变中观察到正物质和镜像物质（即反物质）之间，存在着细微（约1%）的衰变率差异，从而取得了“底介子到粲偶素”过程中CP对称性被直接破坏的关键证据。主要完成人之一、华中师范大学尹航教授介绍道：“底介子到粲偶素衰变是研究CP破坏的黄金过程。历史上的相关研究使得日本科学家小林诚和益川敏英获得了诺贝尔物理学奖。而LHCb发现的此类过程中直接CP破坏证据，无疑为进一步检验和完善粒子物理标准模型提供了重要的实验信息。”
B+→J/y p+衰变及其反物质过程的费曼图。图中左边的树图和右边的圈图之间的干涉导致直接CP破坏。
成果二：揭开“重子世界CP破坏”的神秘面纱
另一项研究聚焦于构成物质世界基石的重子——由三个夸克紧密结合而组成的微观粒子。长久以来，标准模型预言了重子衰变中存在CP破坏效应，但这一效应始终如幽灵般难以捉摸，未被实验证实。华中师范大学与北京大学、中国科学院大学组成的联合团队，通过精细分析底重子衰变为超子伴随一对奇异介子的过程，观测到正反重子衰变率存在着显著的差异，发现了重子衰变中CP对称性破坏的有力证据，为深入探索重子系统的CP破坏机制奠定了坚实的基础。对此，华中师大团队负责人谢跃红教授满怀期待地表示：“我们多个中国单位紧密合作，共同打开了重子世界CP破坏的魔盒一角。我们期盼在接下来的研究中能够取得更多的突破性进展，在解开宇宙物质起源谜团的道路上更进一步”。
底介子衰变Lb0→LK+K-与其反物质过程不同衰变率的示意图。
两项成果的背后，凝聚着华中师大粒子物理团队十余载的的坚守和耕耘。自2013年加入LHCb国际合作组以来，该团队取得了Bs0介子混合角世界最精确测量值等成果，还建立了从理论预测到实验验证的完整研究体系。此次成果更彰显中国智慧——由多家LHCb中国单位共同开展的CP破坏系列研究，已形成具有国际影响力的“中国方案”。
3月13日，LHCb中国组举办了专门线上报告会，来自华中师范大学、北京大学和中国科学院大学的三位青年才俊分别就上述研究成果进行了详尽介绍，其中华中师范大学163am银河网页登录版地址研究生李曼殊作为相关论文通讯作者介绍了“底介子到粲偶素”衰变的研究工作。来自国内主要高校和研究单位的100多名粒子物理研究人员参加了会议。
目前，相关成果已获美国物理学会和欧洲核子研究中心的专题报道，引发全球物理学界的广泛关注和热议。这一系列研究工作的顺利推进，得益于国家自然科学基金与国家重点研发计划项目的持续支持。随着LHCb实验进入新阶段，中国科学家将发挥引领作用，向物质本质的终极奥秘发起新一轮的探索和冲击。
以下为论文及相关报道链接：
论文链接：
https://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevLett.134.101801
https://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevLett.134.101802
美国物理学会《物理》杂志推介：
https://physics.aps.org/articles/v18/56
欧洲核子研究中心新闻报道：
https://home.cern/news/news/physics/lhcb-sheds-light-two-pieces-matter-antimatter-puzzle
通讯员：张冬亮
审读：王东
