日本大学共同利用机关法人高能加速器研究机构与美国研究机构等加盟的国际研究团队合作，于10月23日在英国科学期刊《Nature》上发表了一篇关于早期宇宙中存在但后来消失的“反物质”与当前宇宙中存在的“物质”在性质上有何差异的研究成果。研究是通过利用基本粒子之一的“中微子”进行的实验结果分析得出的。
位于岐阜县飞驒市的中微子观测设施“超级神冈探测器”（供图：东京大学宇宙线研究所）
“为何宇宙充满物质”这是宇宙学中的重大谜题之一。虽然现今看似理所当然，但在宇宙诞生初期却并非如此。研究认为，宇宙诞生初期除了物质之外，还存在电荷性质相反的“反物质”，且两者数量相当。物质与反物质相遇会湮灭成光，但由于某种原因，只有反物质最终消失了。
科学界认为物质与反物质在性质和行为上存在差异，目前全球范围内正通过中微子开展相关验证实验。具体是通过生成具有反物质特性的“反中微子”来探寻两者之间的差异。
此次研究综合分析了过去10年日本主导的“T2K实验”数据，以及过去6年美国“NOvA实验”的数据。中微子存在三种质量不同的状态，研究发现，当这三种状态的质量按特定顺序排列时，能够以99.7%的置信度解释物质与反物质的性质差异。
T2K实验通过茨城县东海村的加速器生成中微子，再将其照射到295公里外岐阜县飞驒市的大型观测设施“超级神冈探测器”中进行分析。NOvA实验采用类似原理，将加速器生成的中微子照射到810公里外的探测器中。两个项目均以探寻物质起源为共同目标，并于2017年左右开始合作。
日本计划于2028年启用下一代观测设施“顶级神冈探测器”（Hyper-Kamiokande），美国NOvA实验的后续项目“DUNE”也将在2020年代后期启动。中国用于中微子解析的观测设施也已于2025年8月投入运行。在国际研究日益活跃的背景下，T2K实验共同代表坂下健教授表示：“未来十年内有望解开中微子质量顺序之谜。”
原文：《日本经济新闻》、2025/11/11
翻译：JST客观日本编辑部
【论文信息】
期刊：Nature
论文：Joint neutrino oscillation analysis from the T2K and NOvA experiments
DOI：doi.org/10.1038/s41586-025-09599-3
