5月19日，北京谱仪III(BESIII)实验在物质—反物质不对称性研究中取得重要进展。研究团队利用BESIII实验采集的100亿个J/ψ衰变事例，完成了迄今世界上最精确的正反科西超子(Ξ)衰变不对称性测量。该研究成果已发表于《物理评论快报》[Phys. Rev. Lett. 136, 201802 (2026)]。
宇宙为何主要由物质构成，而反物质极其稀少?这是基础物理学中的重大未解之谜。理论认为，要解释早期宇宙中物质最终“胜出”的现象，必须存在使物质和反物质行为略有差异的物理机制，其中电荷-宇称(CP)对称性破坏是关键条件之一。然而，标准模型中已知的CP破坏效应仍不足以解释今天观测到的宇宙物质-反物质不对称现象。
本项研究聚焦于J/ψ粒子衰变产生的正反科西超子对。超子是一类不稳定的重子，科西超子含有奇异夸克，其弱衰变过程为检验标准模型和寻找新物理提供了重要窗口。由于科西超子和反科西超子在产生时处于自旋纠缠态，研究人员可以通过它们后续衰变的方向和角分布，追踪物质粒子与反物质粒子之间极其细微的差别。通俗地说，这一过程就像“还原案发现场”一样，使研究人员能够精确分析粒子飞行方向、自旋关联和衰变特征，从而提高对CP破坏信号的探测灵敏度。
实验结果显示，科西超子和反科西超子的衰变参数测量精度超过了以往最好结果。研究团队直接测得科西超子的强相位差为(0.3±1.2±0.2)×10⁻²弧度，弱相位差为(−0.2±1.2±0.1)×10⁻²弧度，并确定正反科西超子的CP不对称性为(0.6±5.1±0.2)×10⁻³弧度，均为迄今最精确的测量结果。
图1：强相位差与弱相位差的实验测量结果与理论预言。
受限于当前数据样本的统计量，本项研究尚未发现显著的科西超子CP破坏信号，但其大幅提升的测量精度为未来寻找更微弱的新物理效应奠定了基础。随着更多数据的积累以及未来大科学装置等设施的发展，研究人员有望进一步逼近物质—反物质不对称之谜的答案。
该研究由高能物理研究所博士研究生张景旭在房双世研究员、李海波研究员和兰州大学王雄飞教授的共同指导下完成。北京谱仪III探测器维护和离线软件团队、北京正负电子对撞机的加速器运行维护团队和高能物理研究所计算中心为数据采集和分析做出了重要贡献，并得到了科技部重点研发计划、国家自然科学基金等资助。
