這是物理學中最大的難題之一。構成我們周圍物質的所有粒子，如電子和質子，都有幾乎相同的反物質形式，且具有相反的電荷等映象性質。當一個反物質和一個物質粒子相遇時，它們會在一瞬間湮滅。

如果反物質和物質真的是完全相同的，但又是彼此的映象複製，那麼它們在大爆炸中應該是等量產生的，問題是這會使它全部消失。但是今天，宇宙中幾乎沒有反物質了——它只出現在一些放射性衰變和一小部分宇宙射線中。

那它怎麼了？利用歐洲核子研究所的LHCb實驗來研究物質和反物質之間的差異，我們發現了一種新的方式來顯示這種差異。

1928年物理學家保羅·狄拉克描述電子運動的方程預言了反物質的存在。起初，還不清楚這只是一個數學怪癖還是對真實粒子的描述。

但在1932年，卡爾·安德森在研究從太空降落到地球上的宇宙射線時，發現了電子的反物質伴侶——正電子。在接下來的幾十年裡，物理學家發現所有的物質粒子都有反物質的夥伴。

科學家認為，在大爆炸後不久的極熱稠密狀態下，一定存在著優先於物質而非反物質的過程。這就產生了一小部分剩餘的物質，隨著宇宙的冷卻，所有的反物質都被等量的物質湮滅，留下了一小部分剩餘的物質。

正是這種過剩構成了我們今天在宇宙中看到的一切。究竟是什麼過程導致了過剩還不清楚，物理學家們已經觀察了幾十年。

已知不對稱

夸克是物質和輕子的基本組成部分，它的行為可以揭示物質和反物質之間的區別。夸克有許多不同的種類，或“味道”，稱為向上、向下、魅力、奇怪、底部和頂部加上六個相應的反夸克。

上下夸克是構成普通物質原子核中的質子和中子的物質，而其他夸克則可以透過高能過程產生——例如，在歐洲核子研究所（CERN）的大型強子對撞機這樣的加速器中，碰撞粒子。

由夸克和反夸克組成的粒子稱為介子，有四個中性介子（B0S、B0、D0和K0）表現出迷人的行為。它們可以自發地變成反粒子的伴侶，然後再變回來，這是1960年第一次觀察到的現象。

由於它們是不穩定的，它們會在振盪過程中的某個時刻“衰變”成其他更穩定的粒子。與反介子相比，介子的這種衰變發生的方式稍有不同，這與振盪相結合意味著衰變的速率隨時間而變化。

kawashi給出了kawashi振盪機制的理論框架。它預測物質和反物質的行為存在差異，但這種差異太小，無法產生早期宇宙中剩餘的物質，這就需要解釋我們今天看到的丰度。

這表明我們有一些不理解的東西，研究這個主題可能會挑戰我們物理學中一些最基本的理論。

新物理學？

我們最近從LHCb實驗得到的結果是對中性B0S介子的研究，觀察它們衰變成成對的帶電K介子。B0S介子是由大型強子對撞機中的質子與其他質子碰撞產生的，在那裡它們以每秒3萬億次的速度振盪成反介子並返回。這些碰撞還產生了以同樣方式振盪的反B0S介子，給了我們介子和反介子的樣本，可以進行比較。

我們計算了兩個樣品的衰變次數，並比較了這兩個數字，以瞭解這種差異是如何隨著振盪的進行而變化的。有一個細微的區別——更多的衰變發生在B0S介子之一。對於B0S介子，我們首次觀察到，衰變或不對稱性的差異，會隨著B0S介子和反介子之間的振盪而變化。

除了成為研究物質-反物質差異的里程碑之外，我們還能夠測量不對稱性的大小。 這可以轉化為對基礎理論幾個引數的度量。

將結果與其他測量結果進行比較，可以進行一致性檢查，以確定當前被接受的理論是否是對自然的正確描述。由於我們在微觀尺度上觀察到的物質對反物質的偏好很小，無法解釋我們在宇宙中觀察到的大量物質，因此我們目前的理解很可能是一個更基本理論的近似值。

研究這個我們知道的可以產生物質-反物質不對稱性的機制，從不同的角度來探究它，可能會告訴我們問題出在哪裡。在最小的尺度上研究世界是我們理解我們在最大尺度上所看到的東西的最好機會秤。