臺大高能物理團隊解開宇宙反物質消失之謎
參與日本高能加速器研究機構（KEK）研究論文發表《NATURE》

　臺大高能團隊參與在日本高能加速器研究機構（KEK）之Belle實驗室，研究論文發表於最新一期《Nature》期刊，這是B介子工廠的實驗結果十餘年來第一次刊登在這個知名期刊上。顯示我國的高能物理研究已邁向頂尖的國際水準！

　臺大物理系張寶棣教授表示，如果已知宇宙是藉大爆炸產生，創始之初會產生等量的物質與反物質，但物質與反物質相遇必然湮滅成光，我們生存的宇宙就會消失。可是，奇妙的是，反物質不見了！放眼望去，從我們所住的地球到可見的宇宙盡頭，都只見物質存在，因此，我們得以存活以及當今的世界得以存在。而對高能物理學界而言，最大的夢想便是要解釋：宇宙反物質那裡去了？

　參與研究團隊的臺大物理系張寶棣教授指出，要解釋反物質從宇宙消失，物質與反物質至少在基本性質上要有些許的不同，這就是物理學家所說的電荷宇稱破壞（charge-parity violation）。電荷宇稱破壞的現象在1964年首次發現，但這個在實驗室裡所觀測到之電荷宇稱不守恆，如果運用當代基本粒子物理學的「標準模型」來解釋，卻僅能解釋宇宙物質-反物質不對稱的百億分之一，顯然解釋力很不足。因此粒子(即高能)物理學家的夢想，便是積極從事電荷宇稱破壞之研究，期盼發現「超越標準模型」之新物理，以解釋為何當今的世界能夠存在。

　臺大高能團隊多年來參與日本筑波市高能加速器研究機構（KEK）的B介子工廠Belle國際合作實驗，最近發現在帶電B介子衰變到一個K介子和一個p介子的管道中，其直接電荷宇稱不對稱性與中性B介子衰變到Kp介子對的不對稱性不一樣。這兩個直接電荷宇稱不對稱性的相異性，很有可能是藉由我們所不知道的新物理所導致。因此，這個實驗結果有可能提供線索來解開宇宙反物質消失之謎。

　研究電荷宇稱破壞需要大量且精密的實驗數據，因為粒子現象非常細膩。在二十世紀末，全世界僅有兩個B介子工廠實驗以研究電荷宇稱破壞為主要目標而建。日本KEK的Belle實驗和位於美國史丹福線性加速器中心（SLAC）的BaBar實驗。創建之初兩個實驗都邀請臺大加入，以臺大物理系侯維恕教授〔理論學家出身〕為首的一群科學家，也想圓他們的夢─走入國際，做第一流的研究，加入日本的「B介子工廠」實驗，從一個4人的小團隊開始，目前已擴大為超過30人、具國際競爭性的大組。研究成果非常豐碩，以僅佔Belle實驗約1/20的人力，發表了約50篇論文，佔Belle總論文數的1/5。此外，該研究團隊於2004年即在中性B介子衰變到Kp對中找到直接電荷宇稱破壞的證據，更是該年高能物理界最重要的結果。

　《自然》這篇論文則是發現在B介子衰變到Kp對中，帶電和中性B介子的電荷宇稱破壞確實是有很大的差異。這種差異違反了原來理論上的預期。那麼到底是什麼原因造成呢﹖許多理論學者承認以「標準模型」來說，非常難以解釋，稱之為K-p困惑(K-p puzzle)。有的理論家試著以強作用效應來解釋，也有人認為可能是超越標準模型的新物理所造成。以現今對粒子物理的瞭解，如果真是因強作用效應導致這麼大的差異，我們對B介子衰變理論強作用效應的理解將要做非常大的修正。這也是期刊《自然》對此研究結果十分肯定的原因，因而成為《自然》期刊上很少數的高能物理論文之一。

※ 張寶隸教授網址：http://www.phys.ntu.edu.tw/member/main1.aspx?skey=75
※ 侯維恕教授網址：http://www.phys.ntu.edu.tw/member/main1.aspx?skey=35