欧洲核子研究中心大型强子对撞机上的CMS实验近日利用迄今规模最大的B介子样本，对物质和反物质之间的细微差别进行了高精度检验。相关研究聚焦电荷宇称破坏，也就是通常所说的CP破坏。这一现象被认为可能与宇宙中物质远多于反物质的谜题有关。
按照现有理论，大爆炸后本应产生数量几乎相等的物质和反物质，但今天可观测宇宙中反物质极少。要解释这种不对称，物理学家需要寻找物质和反物质在行为上的微小差异。含有底夸克的B介子，是研究这一问题的重要对象。中性B介子有一个特殊性质：它们可以自发转变为自身的反粒子，反粒子也能反向转变。通过比较两者随时间衰变的差异，研究人员能够对标准模型作出非常精细的检验。
此次CMS实验分析了2022年至2025年间收集的质子—质子碰撞数据，重建出约140万个B⁰介子，以及约1.6万个衰变为J/ψ粒子和中性K介子的B_s⁰介子。研究中的一个难点，是判断每个介子在产生时究竟属于“物质版本”还是“反物质版本”。为此，CMS采用了基于先进人工智能的标记框架，综合利用μ子、电子、喷注等信息;对于B_s⁰介子，还结合了碰撞中产生的邻近粒子信息，从而提升了识别介子初始状态的能力。
测量结果显示，相关CP破坏参数与标准模型预测一致。其中，CMS对B_s⁰→J/ψK_S⁰衰变中的CP破坏给出了迄今最精确的测量结果;对B⁰衰变的研究也为同一类潜在物理机制提供了补充检验。CMS还将结果与BaBar、Belle、Belle-II和LHCb等实验的最新测量进行了比较，标准模型预测则作为参照给出。
表征CP破坏的两个参数在68%置信水平下的约束(阴影区域)——阴影区域外的值已被相应结果排除。CMS实验结果与BaBar、Belle、Belle-II和LHCb实验的最新测量结果进行了比较。基于标准模型的预测结果用黑色菱形标记表示。
随着大型强子对撞机进入高亮度LHC时代，未来实验将获得更大规模的数据样本。这类测量有望进一步提高精度，帮助物理学家继续检验标准模型，并寻找可能来自新粒子的细微信号。
