我们可能离破解宇宙中最大和最基本的谜团之一又近了一大步。
科学家认为，宇宙诞生于近 140 亿年前，它包含等量的物质及其奇异的对应物，反物质。反物质粒子与其“正常”表亲具有相同的质量，但电荷相反。也许最著名的例子是电子（正常，带负电）和正电子（反物质，带正电）。
当物质和反物质粒子碰撞时，它们会以完美的效率湮灭，转化为 100% 的纯能量。（这个方便的事实是科幻作家喜欢在他们的星际飞船上安装物质-反物质引擎的原因。）
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谜团就在于此：如果宇宙诞生时有等量的粒子和反粒子，它们应该都已找到并相互湮灭，使我们的宇宙完全丧失了它们。但这显然没有发生，因为你的存在清楚地表明了这一点。最终物质比反物质略有过剩——仅仅是每十亿对物质-反物质对中有一个粒子。
多年来，物理学家已经收集了一些关于这种物质过剩之谜的线索。例如，在 20 世纪 60 年代，他们发现夸克和反夸克的行为并不完全相同。但是，这种对“电荷共轭宇称反演对称性”或简称 CP 对称性的违反，不足以解释物质-反物质的不对称性。
然而，另一种类型的对称性违反可能就是答案。毕竟，夸克——质子和中子的组成部分——并不是唯一存在的亚原子粒子。它们有被称为轻子的亲属，轻子类别包括电子、μ子、τ粒子和中微子。（反过来，夸克和轻子是费米子，是亚原子粒子的两个主要类别之一。另一个类别是玻色子，其中包括力载体粒子，如光子、胶子、希格斯玻色子和尚未证实的引力子。）
一项新的研究认真寻找了中微子中 CP 对称性违反的迹象，并得出了一些有趣的结果。数据主要来自 T2K 项目，该项目在日本东海市的日本质子加速器研究中心，根据实验设置，产生中微子或反中微子束流。
绝大多数束流粒子像我们的星球不存在一样，穿过地球。（中微子，昵称“幽灵粒子”，就是这么奇怪。）但少数粒子被位于东海 183 英里（295 公里）外的神冈观测站的地下探测器标记出来。该探测器是一个装满 55,000 吨（50,000 公吨）超纯水的罐。当中微子与罐中的中子相互作用时，会产生 μ 子或电子。灵敏的设备会拾取这些次级粒子。
此类探测包含大量信息。例如，随着中微子的传播，它们在三种不同的“味”之间振荡：电子味、μ子味和 τ 子味。（是的，味的名字令人困惑，因为电子、μ 子和 τ 子也是不同粒子的名称。但粒子物理学就是令人困惑！）味类型决定了与中子碰撞期间产生的次级粒子类型。
T2K 合作组织分析了该项目从 2009 年到 2018 年收集的数据，以及来自类似实验的观测结果。在今天（4 月 15 日）在线发表在《自然》杂志上的新研究中，研究人员报告说，他们发现证据表明中微子和反中微子的振荡方式不同。
“结果排除了 CP 守恒（也就是说，他们暗示发生了 CP 破坏），置信度为 95%，并表明 CP 破坏参数可能很大，”英国杜伦大学的西尔维娅·帕斯科利和美国能源部费米实验室的杰西卡·特纳物理学家在同一期《自然》杂志的随附“新闻与观点”文章中写道。
“这些结果可能是我们宇宙中物质-反物质不对称性起源的首次迹象，”未参与这项新研究的帕斯科利和特纳补充道。
然而，需要明确的是：结果本身并不是中微子和反中微子 CP 破坏的令人信服的证明。
“我们看到了一些迹象，”日本京都大学的研究主要作者市川敦子通过电子邮件告诉 Space.com。“目前的结果是观察 CP 破坏的重要一步。”
市川强调，下一步需要更多数据。但关于这方面有一个好消息：几项下一代中微子实验已经在进行中。帕斯科利和特纳指出，例如，日本的 T2HK 将与 T2K 相似但功能更强大，已于 2 月份获得正式批准。深地中微子实验 (DUNE) 将在费米实验室以及南达科他州的探测器中使用光束，计划于 2020 年代中期上线。
帕斯科利和特纳写道，T2HK 和 DUNE 将“提供互补的技术和测量”。“它们可能会在未来 15 年内为我们提供 CP 破坏探索的明确答案。”
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