宇宙的存在一直是科学与哲学领域最深刻的谜题之一。为何宇宙存在？我们身处的这个浩瀚空间如何诞生？这一系列根本性的问题激发了无数科学家的好奇心和研究热情。近期，欧洲核子研究中心（CERN）的一项突破性研究，为理解宇宙为何存在提供了新的科学证据，这不仅推动了粒子物理学的发展，也让我们对宇宙起源及其演化有了更深入的认识。 宇宙的物质和反物质本应在大爆炸时等量诞生，然而，我们的观察显示宇宙中物质远远多于反物质。按照理论，物质与反物质相遇会相互湮灭，留下的应该是空无一物的宇宙。但事实却完全相反，宇宙中充斥着可见物质，这种不对称现象被称为宇宙学中的“物质-反物质不对称性”问题。
从20世纪中叶起，科学家们就一直寻找导致这种不对称的物理机制，其中“电荷-奇偶对称性破坏”（CP破坏）被认为是可能的关键所在。 CP对称性是一种基本的物理对称性，指粒子与其反粒子在物理定律上应完全对称。然而，实验中发现，某些粒子的衰变过程会微妙地违反CP对称性。这意味着，物质和反物质在某些情况下表现出不同的行为，从而可能导致宇宙中的物质得以存留。此前，这类CP破坏主要发生在介子等轻子系统中，而在构成我们日常物质的重子系统——例如质子、中子等，CP破坏现象则极为罕见或者尚未被观测到。 最近，CERN的LHCb实验团队报告了首次在重子衰变中观测到显著的CP破坏现象，这一发现具有划时代的意义。
研究聚焦于Λb0（美味夸克构成的重子）粒子及其反粒子之间衰变率的差异。通过分析高能质子-质子碰撞产生的海量数据，研究人员准确测量了Λb0衰变为特定多体粒子状态的过程，发现这种衰变过程中正反粒子的行为存在5%以上的差异，达到了统计学上的显著水平。从根本上讲，这代表了CP对称性在重子系统中的明确破坏，首次揭示了构成宇宙可见物质主力军的粒子系统也含有让物质多于反物质的机制。 这一研究结果不仅验证了标准模型中描述夸克混合及CP破坏的Cabibbo–Kobayashi–Maskawa（CKM）机制，还为探索超越现有理论框架的新物理现象提供了基础。CKM矩阵通过复杂的相位参数，解释了为何物质和反物质在弱相互作用中表现不同，但仅靠标准模型中的CP破坏强度，远不足以解释宇宙中物质与反物质不对称的程度。此次在重子衰变中的新发现，暗示存在尚未被完全理解的物理过程，这有望引导物理学家发现新的粒子或相互作用，从而解释宇宙起源的更深层次问题。
CERN LHCb实验采用了世界领先的数据采集与分析技术。高能加速器生产了数以亿计的Λb0及其反粒子，通过提升粒子探测器的灵敏度和精度，研究者能够精准重建粒子衰变过程，并从中分辨出极小的CP破坏信号。多体衰变的复杂性以及参与的众多中间态共振增加了理论预测的难度，但也拓展了探索CP对称性破坏的途径。研究团队详细分析了Λb0衰变到包含质子、kaon和两种带电π介子的四体态，利用机器学习技术筛选信号，排除背景，大幅提升了测量的统计意义。 这一发现的重要性还体现在它为物质占主导的宇宙提供了实验支撑。宇宙大爆炸产生了相等数量的物质和反物质，如果没有CP破坏，只会剩下光子和辐射，任何复杂结构都无法形成。
CP破坏导致物质稍稍占优，使得物质粒子在湮灭之前有微量剩余，最终演化成我们今天所见的星系、行星和生命。于是，理解CP破坏的本质，尤其是在构成现实世界最基本物质的重子系统中的表现，成为破解宇宙存在根源的关键。 此外，CERN这一研究成果也激发了全球科学界对探索新CP破坏途径的兴趣。理论学者通过改进强子物理模型，尝试更细致地描绘树级与环级过程间的相互干涉，解读强相互作用中诱导相位差对CP破坏的贡献。实验上，不同的粒子物理实验装置也在努力寻找类似信号，企图从多个角度验证和拓展CERN的发现。未来，随着LHC升级以及新一代加速器的建设，粒子物理实验将继续深化对这一现象的理解。
宇宙为何存在，一直是人类最宏大的哲学与科学命题之一。通过对粒子微观行为的深入研究，CERN科学家正在揭示隐藏在宇宙基本结构背后的秘密。CP破坏在重子衰变中的观察，为解答从宇宙诞生起物质为何能够战胜反物质，提供了实验上的支撑和理论上的指引。随着科研的不断推进，我们离理解整个宇宙为何而存在的奥秘，正稳步迈进，未来有望实现更为全面的宇宙演化图景构建，铸就新一轮科学革命。 正是对极端微观现象的细致探索，让我们窥见了宇宙宏观秩序的起点。这既是科学技术的胜利，也是人类求知精神的体现。
宇宙之大，唯有借助最细微的粒子变化才能洞察其本质。CERN的最新成果无疑是连接微观粒子物理与宏观宇宙学的桥梁，为世人揭开宇宙存在的神秘面纱提供了珍贵钥匙。
