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位于日内瓦郊外的大型强子对撞机可能已启动并运行，但它在粒子物理学界取代的顶级粒子加速器似乎还有一些惊喜要揭晓。 来自伊利诺伊州费米实验室的特万强子对撞机的数据显示，根据特万强子研究合作组织的一项新分析，一种不寻常的粒子衰变方式似乎更偏爱物质而非反物质。
物理学家和宇宙学家正在寻找这样的机制，以帮助解释为什么在早期宇宙中物质战胜了反物质，当时两者应该以相等的比例产生，从而产生相互湮灭的风暴，而不是充满宇宙的稳定的物质结构——星系等等。
高能物理学的某些性质已被证明是根本不对称的，产生物质的频率高于反物质，但数量太少，无法解释宇宙中反物质的相对稀缺。 费米实验室工作人员德米特里·丹尼索夫（Dmitri Denisov）表示，在万亿电子伏特加速器的DZero探测器上观察到的新机制似乎在更大规模上发挥作用，他是DZero合作组织的联合发言人，但它是否可以解释当今物质的优势还有待观察。 无论如何，这种不对称性与长期占据主导地位的粒子物理学标准模型不符，这表明可能存在一些迄今未知的粒子或相互作用在起作用。
在这项新研究中，DZero合作者分析了七年多的质子-反质子碰撞，该研究小组已将其提交给《物理评论D》杂志，并于5月16日在网上发布。 随着碰撞中产生的奇异的、寿命短暂的粒子逐渐衰变为更稳定的粒子（如电子），一种称为中性B介子的碰撞产物似乎更频繁地衰变为μ子——存在大约百万分之二秒后进一步衰变的不稳定粒子——而不是反μ子。
丹尼索夫说：“当质子和反质子碰撞产生中性B介子时，我们预计当它们衰变时，我们将看到等量的物质和反物质。” “无论出于何种原因，负μ子（物质）多于正μ子（反物质）。” 哥伦比亚大学物理学家、DZero成员古斯塔夫·布鲁伊曼斯（Gustaaf Brooijmans）表示：“我们观察到接近1%的不对称性。”
布鲁伊曼斯指出，其他实验也使用B介子来揭示物理学中的基本不对称性，但这些实验的结果更符合标准模型的预测。 所谓的B工厂已被建造，以探索这些不寻常粒子的特性，但其范围比特万强子对撞机可用的范围更有限。 布鲁伊曼斯说：“DZero的结果与B工厂的结果之间存在一个很大的区别。” “我们可以访问Bs介子，而B工厂主要可以访问Bd。”
Bs和Bd介子（之所以如此命名，是因为它们分别包含奇异夸克或下夸克）都是短寿命的，大约在1.5皮秒，或1.5万亿分之一秒内衰变。 它们被称为中性介子，因为它们不带净电荷。 丹尼索夫解释说，在它们短暂的生命周期中，它们可以在两种形式之间振荡，每种形式都是另一种形式的反粒子。 不同之处在于，Bs介子振荡速度更快，这使它们能够更灵活地从物质始祖变为反物质始祖，反之亦然。 丹尼索夫说：“中性B介子非常有趣，因为它们基本上可以在物质和反物质之间来回转换，为了简化起见，我们本以为它们会作为每个物质和反物质花费相等的时间。” “我们现在正在测量的，看起来它们更偏爱物质。”
费米实验室的理论物理学家博格丹·多布雷斯库（Bogdan Dobrescu）说，即使在费米实验室内部，来自守口如瓶的DZero小组的新结果也令人惊讶。 多布雷斯库说：“这非常令人兴奋。” “这种重要的声明不会经常发布。” 他说，尽管如此，该结果必须在其他实验中得到验证，才能获得更大的认可。 “在我们修改教科书之前，需要对其进行确认，”他说。
多布雷斯库说，现在推测这种新机制在确立物质在宇宙中的优势方面可能发挥多大作用还为时过早。 “但是，所有关于解释物质-反物质不对称性的概念都不应成为本次讨论的中心方面，”他说。 “我们面临着更重要的事情，那就是，物理定律是什么？ 物质-反物质不对称性只是其中的一个含义。”
多布雷斯库说，在纸上写下一个可以解释B介子衰变不对称性的新粒子是相当简单的，但要将这些假设粒子与已知的事实相协调则更加困难。 “在大多数情况下，如果你仔细考虑，你会发现你的选择已经被其他实验排除在外，”他说。
如果事实证明，一种新粒子实际上是B介子偏爱物质而非反物质的奇怪倾向的原因，那么它可能会在大型强子对撞机（LHC）前所未有的高能碰撞中被揭示出来。 但不要低估美国国内的主力军，它比其更强大的欧洲同行领先多年，并拥有大量易于理解的数据。 布鲁伊曼斯说，他的“直觉”是，这样的粒子应该可以在LHC中观察到。 “谁知道呢？” 他补充道。 “它可能也可以在万亿电子伏特加速器中访问到。”