夜空中的每一顆星，都在訴說著一個古老的謎題。

我們生活在一個物質(zhì)構(gòu)成的宇宙里，這似乎是不言而喻的常識�？墒牵苌儆腥藭谘鐾强諘r想到這樣一個問題：那些理應(yīng)存在的反物質(zhì)，究竟去了哪里？

按照現(xiàn)代物理學(xué)的認(rèn)知，在宇宙誕生的那一刻，物質(zhì)與反物質(zhì)應(yīng)當(dāng)如影隨形，等量而生，絕對對稱。它們像一對完美的敵人，彼此對立、性質(zhì)相反，一旦相遇，便立即湮滅，化為純粹的能量光芒。

然而今天的宇宙，卻徹底偏向了物質(zhì)這一邊。

星系、恒星、行星，乃至我們的血肉之軀，全部建立在物質(zhì)之上。反物質(zhì)幾乎絕跡，只在極少數(shù)的高能事件中短暫閃現(xiàn)，如同幽靈般飄忽不定。這種徹底的失衡，是宇宙最深層的謎團(tuán)之一。

我們稱之為：宇宙中的物質(zhì)反物質(zhì)不對稱。

這個問題不僅困擾了整整一代粒子物理學(xué)家，也隱含著一個近乎哲學(xué)的追問：我們存在的原因，究竟是一種自然的秩序，還是一次偶然的破壞？

尋找破碎的對稱

過去六十多年來，科學(xué)界已經(jīng)在某些特殊粒子中捕捉到過這種"對稱性破壞"的痕跡，但它們多發(fā)生在邊緣的、短壽的中性介子上。這些粒子就像舞臺上的配角，重要但不是主角。真正構(gòu)成世界的核心粒子，也就是重子（如質(zhì)子、中子），始終未被觀測到類似現(xiàn)象。

直到最近，一項(xiàng)來自歐洲核子研究中心（CERN）LHCb實(shí)驗(yàn)的成果，打破了這一沉默。

研究人員首次在重子衰變中，直接觀測到了電荷宇稱（CP）對稱性的破壞。這一發(fā)現(xiàn)近日發(fā)表于《Nature》，可能成為揭開宇宙"不平等"起源的關(guān)鍵一步。

它未必能給出最終答案，但它標(biāo)志著我們第一次在構(gòu)成我們自身的粒子層面，發(fā)現(xiàn)了對稱的破裂。

這，值得我們花些時間，認(rèn)真理解。

什么是"對稱性破壞"？

在自然界的基本規(guī)律中，對稱性是一種核心思想。對稱，并不只是視覺上的"左等于右"，而是指在某些物理變換下，系統(tǒng)的行為保持不變。

如果我們把一段物理過程進(jìn)行鏡像變換（"宇稱"P），或者將其中的粒子換成它們的反粒子（"電荷共軛"C），再或者兩者同時進(jìn)行（即"CP變換"），理論上結(jié)果應(yīng)當(dāng)一致。這種"CP對稱性"在早期的物理模型中被視為天經(jīng)地義。

但自然界并非絕對公平。1956年，物理學(xué)家首次發(fā)現(xiàn)弱相互作用中存在宇稱破缺。幾年后，在中性K介子的衰變中又發(fā)現(xiàn)了CP破壞。此后，這種"對稱性的例外"被逐步納入標(biāo)準(zhǔn)模型之中，成為粒子物理學(xué)的一部分。

問題在于，標(biāo)準(zhǔn)模型中的CP破壞程度太小，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不足以解釋宇宙中幾乎純粹由物質(zhì)構(gòu)成的事實(shí)。

這意味著，宇宙中還潛藏著更深層次的不對稱性，而我們尚未找到它。

為什么這次發(fā)現(xiàn)意義重大？

過去觀測到的CP破壞，主要發(fā)生在介子系統(tǒng)中，特別是K介子和B介子的衰變過程。這些粒子雖然對研究重要，但它們的壽命極短，且并不直接構(gòu)成我們?nèi)粘Ｋ姷氖澜纭?/p>

相比之下，重子是宇宙中的"建構(gòu)單位"。我們熟知的質(zhì)子、中子都是重子，它們組合成原子核，構(gòu)成了所有元素，組成了人類、地球、以及可見宇宙中的一切結(jié)構(gòu)。

此次LHCb實(shí)驗(yàn)的突破，是首次在重子的衰變中明確觀測到CP破壞現(xiàn)象。更具體地說，研究團(tuán)隊(duì)觀察了一種名為Λb?（Lambda-b 零）的重子在特定衰變路徑中的行為，并發(fā)現(xiàn)其與對應(yīng)反粒子的衰變并不完全對稱。

這是一個意義非凡的信號。我們終于在構(gòu)成宇宙主要成分的粒子系統(tǒng)中，找到了自然"偏向物質(zhì)"的證據(jù)。

一個里程碑，而非終點(diǎn)

重要的是澄清：這個發(fā)現(xiàn)本身，并不足以解釋反物質(zhì)為何消失。

根據(jù)現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)模型，Λb?的CP破壞雖然存在，但數(shù)量級仍然太小，不足以導(dǎo)致現(xiàn)如今宇宙中的巨大物質(zhì)反物質(zhì)失衡。

但這并不妨礙它成為一個里程碑。原因在于：

首先，實(shí)驗(yàn)首次驗(yàn)證了重子中的CP破壞確實(shí)存在，從"理論預(yù)期"走向"實(shí)驗(yàn)證據(jù)"，意義深遠(yuǎn)。

其次，它為探索"標(biāo)準(zhǔn)模型之外的新物理"提供了新的實(shí)驗(yàn)切口。既然已在重子中觀察到對稱性破裂，是否存在更強(qiáng)烈、甚至宏觀層面上的機(jī)制？這成為了全新的研究方向。

最后，它強(qiáng)化了這樣一種可能性：宇宙的"偏心"，可能就藏在我們身體里，而非遙不可及的早期宇宙階段。

也就是說，雖然這項(xiàng)結(jié)果尚不足以解答"反物質(zhì)去哪了"，但它是一道方向明確、實(shí)驗(yàn)扎實(shí)、理論潛力巨大的提示。

未來之路

LHCb的這個發(fā)現(xiàn)只是一個開始。接下來的幾年里，隨著大型強(qiáng)子對撞機(jī)的運(yùn)行效率提升，以及下一代實(shí)驗(yàn)設(shè)施的啟動，科學(xué)家將有機(jī)會進(jìn)一步探測更稀有的重子衰變路徑、測量更高精度的對稱性破壞數(shù)據(jù)。

如果這些CP破壞現(xiàn)象繼續(xù)出現(xiàn)在越來越多的重子中，且程度超出了標(biāo)準(zhǔn)模型的預(yù)期，那將是一個明確的信號：我們現(xiàn)在使用的物理理論體系不完整，有新物理等待被發(fā)現(xiàn)。

那時，"反物質(zhì)去哪了"這道古老的問題，或許終于能走出理論泥潭，走進(jìn)觀測和驗(yàn)證的時代。

我們存在的理由

很多人可能會問，這種粒子層面的微小不對稱，和我們現(xiàn)實(shí)生活到底有什么關(guān)系？

答案是：一切都源于它。

如果當(dāng)初物質(zhì)和反物質(zhì)嚴(yán)格對稱，這個宇宙可能根本無法存在。沒有星系，沒有恒星，沒有化學(xué)元素，沒有你我。宇宙仍然會爆炸、膨脹、冷卻，但它將是一片完美、孤獨(dú)、冰冷的空白。

所以我們可以說，我們存在，是因?yàn)橛钪嬖谀硞�關(guān)鍵時刻"偏了心"。而現(xiàn)在，物理學(xué)正在努力找到這個偏心的證據(jù)。

那是一種穿透數(shù)學(xué)、穿透實(shí)驗(yàn)的哲學(xué)問題：為什么是我們？為什么是這里？為什么是現(xiàn)在？

每一個關(guān)于反物質(zhì)的實(shí)驗(yàn)，都是向這個問題投出的探照燈。我們也許看不到終點(diǎn)，但每一道光，都讓未知的邊界，稍微亮一點(diǎn)點(diǎn)。

在這個由物質(zhì)構(gòu)成的宇宙里，我們既是觀察者，也是被觀察的對象。我們用反物質(zhì)缺失的身體，去尋找反物質(zhì)消失的秘密。這種悖論般的美妙，或許正是科學(xué)探索最動人的地方。

夜空依然深邃，星光依然閃爍。

但現(xiàn)在我們知道，每一顆星的存在，都在訴說著宇宙最初的那次"偏心"。這個偏心，讓空無一物的完美對稱，破碎成了我們今天看到的繁華世界。

參考：

DOI: 10.1038/s41586-025-09119-3