图1. 文章发表信息
理解宇宙中正物质为何多于反物质，是当代物理学中的核心谜题之一。粒子物理标准模型所描述的电荷-宇称对称性破坏(CP破坏)机制，其强度远不足以解释观测到的宇宙正反物质不对称的程度。因此，寻找新的CP破坏来源是破解物质起源之谜的关键。过去的研究主要集中在含有正反两个夸克的介子系统，而对含有三个夸克的重子系统的CP破坏研究相对匮乏。重子衰变的动力学比介子更复杂，理论探索面临巨大挑战。
图2. 重子衰变过程CP破坏的示意图
针对这一挑战，兰州大学于福升教授团队与合作者近期发展了基于横动量因子化的微扰量子色动力学理论，首次实现对重子衰变CP破坏动力学的完整量子色动力学研究。研究发现，具有不同轨道角动量(如S波和P波)的衰变振幅都能产生显著的CP破坏效应，但二者相差负号、相互抵消，从而解释了为何实验观测到的重子直接CP破坏普遍很小。这揭示了重子衰变与介子系统显著不同的CP破坏动力学新机制。研究团队进一步提出，通过特定衰变过程的角分布分析，可以构造出具有显著CP破坏效应的新观测量，为未来重子CP破坏的实验测量确立了清晰的研究目标并奠定了理论基础。相关理论预言如图3所示。
图3. B介子和 Λb 重子衰变CP破坏的实验测量与理论预言
该研究为重味重子衰变的精确计算奠定了基础，其成果不仅深化了对重子CP破坏动力学机制的理解，还为未来的实验探索提供了理论支撑。这一突破性进展为揭示宇宙物质起源的奥秘迈出了重要一步，也为后续重子CP破坏相关理论研究和实验测量开辟了新的方向。
该研究由兰州大学于福升教授团队主导完成，历时五年攻关。该论文第一完成单位为兰州大学稀有同位素前沿科学中心和核科学与技术学院，第一作者为兰州大学萃英博士后韩佳杰，于福升教授为共同通讯作者。论文其他共同通讯作者包括中国台湾中研院李湘楠教授、南京师范大学肖振军教授、南京农业大学李亚副教授以及兰州大学博士生余纪新和汪建鹏。研究工作得到了于福升主持的国家自然科学基金重点项目“重味重子衰变及其CP破坏的理论研究”等项目的支持。
