研究人員從充氣船上為巨型超級神岡探測器提供服務。圖片來源：神岡天文臺/宇宙射線研究所/東京大學
大約138億年前，在"大爆炸"之時，宇宙早期的每一個物質粒子都應該與對應的反物質一起被創造出來。反物質與物質完全相同，但具有相反的物理性。
對於物理學家來說，最大的謎團就是為什麼在宇宙中似乎有比反物質更多的物質。但是，如果兩者的數量相等，則每個粒子將相互抵消，從而使宇宙中僅充滿光子和暗物質。
中微子，是一種幾乎沒有質量，也幾乎無法探測到從恆星和核反應堆中湧出的亞原子粒子，它的行為與反物質的同類反中微子不同。在日本使用巨型粒子探測器的物理學家報告認為這個結果還遠未定論，但這種被稱為電荷奇偶性（CP）破壞的不對稱性，可以幫助解釋新生宇宙如何產生比反物質更多的物質，以及為什麼恆星、行星和人類的存在。日本的這項實驗的最終目的是證明這種不對稱性，並且精確地測量它。
中微子有三種類型：電子中微子、μ中微子和τ中微子，它們可以像變色龍一樣在接近光速時改變類型。例如，一個來自太陽的電子中微子在到達地球之前可以轉變成τ中微子。為了研究這種中微子振盪，進行T2K實驗的物理學家們發射了μ中微子或反中微子，這些中微子或反中微子是由質子撞擊石墨靶產生的。從東京的日本質子加速器研究中心（J-PARC）到295公里外的超神岡（Super-K），這是一個容納5萬噸超純水的水池，裡面有13000個光感光電管。
一個μ中微子與水中的原子核碰撞，變成μ中微子，μ中微子在水中劃過，產生衝擊波，在光電管上形成一個信號圈，這是非常罕見的。但更為罕見的是，μ中微子在前往Super-K的途中轉變成電子中微子，然後與水相互作用產生電子，在光電管上形成一個模糊的圓。當T2K與反中微子束一起運行時，這種相互作用產生一個反μ中微子或一個正電子中微子，其信號與μ中微子和電子中微子產生的信號平行。
4月15號該研究小組在《自然》期刊發表文章，μ中微子轉變成電子中微子的速度比μ反中微子轉變成電子中微子的速度要快。
超神岡探測器中的光環預示探測到了電子中微子。圖片來源：T2K國際合作
中微子和反中微子振盪速率的差異CP破壞，CP破壞是一種對稱性。一些CP破壞似乎是必要的，因為嬰兒宇宙顯然產生了比反物質更多的物質；否則兩個將完全湮滅對方。自20世紀60年代以來，物理學家們觀察到了一種涉及亞原子粒子夸克的CP破壞的跡象，但這種現象太少，無法解釋宇宙物質的不平衡性。
在中微子中發現CP破壞現象，暗示了早期宇宙中存在著更大的不對稱源。T2K的結果並不是決定性的：它只排除了在95%置信水平下沒有CP破壞的可能性，甚至連物理學家要求的99.7%的水平都不是有強有力的證據，更不用說發現效應了。
然而，一個名為NuMI Off Axis v e Appearance（NO v a）的競爭實驗的的研究結果表明，在較低的精度下，沒有發現CP破壞現象。
為了幫助解決這些差異，物理學家們計劃在本世紀晚些時候開展更大規模的實驗。
文章來源：
https://www.sciencemag.org/news/2020/04/skewed-neutrino-behavior-could-help-explain-matter-s-dominion-over-antimatter
https://www.nature.com/articles/d41586-020-01022-3
