Resumen
The Standard Model of particle physics—the theory of particles and interactions at the smallest scale—predicts that matter and antimatter interact differently due to violation of the combined symmetry of charge conjugation (C) and parity (P). Charge conjugation transforms particles into their antimatter particles, whereas the parity transformation inverts spatial coordinates. This prediction applies to both mesons, which consist of a quark and an antiquark, and baryons, which are composed of three quarks. However, despite having been discovered in various meson decays, CP violation has yet to be observed in baryons, the type of matter that makes up the observable Universe. Here we report a study of the decay of the beauty baryon Λ0b to the pK−π+π− final state, which proceeds through b → u or b → s quark-level transitions, and its CP-conjugated process, using data collected by the Large Hadron Collider beauty experiment1 at the European Organization for Nuclear Research (CERN). The results reveal significant asymmetries between the decay rates of the Λ0b baryon and its CP-conjugated antibaryon, providing, to our knowledge, the first observation of CP violation in baryon decays and demonstrating the different behaviours of baryons and antibaryons. In the Standard Model, CP violation arises from the Cabibbo–Kobayashi–Maskawa mechanism2, and new forces or particles beyond the Standard Model could provide further contributions. This discovery opens a new path in the search for physics beyond the Standard Model.
| Idioma original | Inglés |
|---|---|
| Páginas (desde-hasta) | 1223-1228 |
| Número de páginas | 6 |
| Publicación | Nature |
| Volumen | 643 |
| N.º | 8074 |
| DOI | |
| Estado | Publicada - 31 jul. 2025 |
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En: Nature, Vol. 643, N.º 8074, 31.07.2025, p. 1223-1228.
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T1 - Observation of charge–parity symmetry breaking in baryon decays
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AU - Gambetta, S.
AU - Galli, D.
AU - Torreira, A. Gallas
AU - Galati, M. D.
AU - Galati, G.
AU - Gabriel, E.
AU - Fulghesu, T.
AU - Fujii, Y.
AU - Führing, Q.
AU - Fu, J.
AU - Friday, D. A.
AU - Frei, C.
AU - Frau, G.
AU - Franzoso, E.
AU - Frank, M.
AU - Sevilla, M. Franco
AU - Lima, V. Franco
AU - Foulds-Holt, D.
AU - Forty, R.
AU - Foreman, L. F.
AU - Fontana, M.
AU - Fleuret, F.
AU - Fiutowski, T.
AU - Fitzpatrick, C.
AU - Fitzgerald, D. S.
AU - Fischer, K. L.
AU - Firlej, M.
AU - Fiorini, M.
AU - Fini, R. A.
AU - Filippov, S.
AU - Ferro-Luzzi, M.
AU - Ferrillo, M.
AU - Rodrigues, F. Ferreira
AU - Ferrari, F.
AU - Fernez, A. D.
AU - Gomez, M. Fernandez
AU - Casani, A. Fernandez
AU - Feo, M.
AU - Feng, M.
AU - Felkowski, L.
AU - Fazzini, D.
AU - Farmer, K.
AU - Faria, M.
AU - Fantini, L.
AU - Fang, B.
AU - Fan, Y.
AU - Falcao, L. N.
AU - Faghih, S.
AU - Fabiano, F.
AU - Evans, T.
AU - Esen, S.
AU - Eschle, J.
AU - Ene, A.
AU - Ely, S.
AU - Ellbracht, J.
AU - Elashri, M.
AU - Eklund, L.
AU - Ejopu, E.
AU - Eisenhardt, S.
AU - Egorychev, V.
AU - Egorychev, A.
AU - Egede, U.
AU - Eckstein, E.
AU - Easo, S.
AU - Dzyuba, A.
AU - Dziurda, A.
AU - Durmus, O. D.
AU - Durham, J. M.
AU - Duras, M. M.
AU - Durante, P.
AU - Duk, V.
AU - Dufour, L.
AU - Dudek, M. W.
AU - Duda, P.
AU - Duan, W.
AU - Dowling, A. D.
AU - dos Reis, A. C.
AU - Dordei, F.
AU - Donohoe, A. M.
AU - Dong, C.
AU - Docheva, A. D.
AU - Dobishuk, V.
AU - Dittmann, L.
AU - Ding, S.
AU - Didenko, S.
AU - Diachkov, I.
AU - Di Nezza, P.
AU - Dey, B.
AU - Dettori, F.
AU - Deschamps, O.
AU - Denysenko, V.
AU - Deng, J.
AU - Dembinski, H. P.
AU - Delaney, B.
AU - Del Buono, L.
AU - Dekkers, S.
AU - Dedu, V.
AU - Decamp, D.
AU - Debernardis, F.
AU - de Vries, J. A.
AU - De Vellis, F.
AU - De Simone, P.
AU - De Serio, M.
AU - De Paula, L.
AU - De Miranda, J. M.
AU - De Lucia, E.
AU - De Freitas Carneiro Da Graca, U.
AU - De Cian, M.
AU - De Capua, S.
AU - De Bruyn, K.
AU - de Boer, J.
AU - De Benedetti, F.
AU - De Angelis, C.
AU - De Aguiar Francisco, O.
AU - Davies, J. E.
AU - Davidson, A.
AU - Darze, G.
AU - d’Argent, P.
AU - Danilina, A.
AU - Daniel, J.
AU - D’Ambrosio, C.
AU - Dalseno, J.
AU - Dall’Occo, E.
AU - Dai, X.
AU - Dai, L.
AU - Dadabaev, S.
AU - Da Silva, C. L.
AU - Currie, R.
AU - Rivera, E. Curras
AU - Torres, M. Cruz
AU - Craik, D. C.
AU - Couturier, B.
AU - Meldrum, J. Cottee
AU - Corti, G.
AU - Correia, A.
AU - Corredoira, I.
AU - Coronel, C.
AU - Cooke, N.
AU - Contu, A.
AU - Congedo, L.
AU - Comerma-Montells, A.
AU - Colonna, M.
AU - Colombo, T.
AU - Collins, P.
AU - Collaviti, S.
AU - Cojocariu, L.
AU - Cogneras, E.
AU - Cogan, J.
AU - Coco, V.
AU - Toapaxi, C. Cocha
AU - Closier, J.
AU - Cliff, H. V.
AU - Clemencic, M.
AU - Clarke, P. E.L.
AU - Cifra, P.
AU - Ciezarek, G.
AU - Vidal, X. Cid
AU - Ciambrone, P.
AU - Chulikov, V.
AU - Chubykin, A.
AU - Chrzaszcz, M.
AU - Chobanova, V.
AU - Chiotopoulos, X.
AU - Chernyshenko, S.
AU - Chernov, A.
AU - Chen, Z.
AU - Chen, S.
AU - Chen, C.
AU - Chefdeville, M.
AU - Chatzianagnostou, E.
AU - Charpentier, Ph
AU - Charles, M.
AU - Chang, H.
AU - Chahrour, I.
AU - Chadwick, A. J.
AU - Cesare, S.
AU - Celani, S.
AU - Cavallini, V.
AU - Cavallero, G.
AU - Cattaneo, M.
AU - Casse, G.
AU - Caspary, R.
AU - Casais Vidal, A.
AU - Carus, L.
AU - Carniti, P.
AU - Cardini, A.
AU - Cardinale, R.
AU - Salgado, L. Carcedo
AU - Carbone, A.
AU - Caravaca-Mora, R.
AU - Capriotti, L.
AU - Capelli, S.
AU - Quezada, A. F.Campoverde
AU - Campora Perez, D. H.
AU - Campana, P.
AU - Cambon Bouzas, J. I.
AU - Magalhaes, P. Camargo
AU - Gomez, M. Calvo
AU - Calvi, M.
AU - Cali, S.
AU - Calefice, L.
AU - Ramirez, S. Calderon
AU - Calabrese, R.
AU - Caillet, A.
AU - Cai, H.
AU - Cadeddu, S.
AU - Byczynski, W.
AU - Buytaert, J.
AU - Butter, J. S.
AU - Burr, C.
AU - Burke, A. T.
AU - Marcos, M. Burgos
AU - Buonincontri, L.
AU - Buchanan, E.
AU - Brundu, D.
AU - Brown, J.
AU - Gonzalo, A. Brossa
AU - Brodzicka, J.
AU - Breer, N.
AU - Rodriguez, A. Brea
AU - Brandenburg, J. D.
AU - Bozzi, C.
AU - Boyer, A.
AU - Bowcock, T. J.V.
AU - Bovill, M.
AU - Bouchiba, S. A.
AU - Bottalico, E.
AU - Borsuk, J. T.
AU - Borsato, M.
AU - Borghi, S.
AU - Borgato, F.
AU - Bordelius, A.
AU - Bondar, N.
AU - Bonacci, R. B.
AU - Bolzonella, R.
AU - Bolognani, C. S.
AU - Boldyrev, A.
AU - Bohare, A.
AU - Boettcher, T.
AU - Garcia, O. Boente
AU - Boelhauve, J. A.
AU - Bocharnikov, V.
AU - Blusk, S.
AU - Blank, J. E.
AU - Blanc, F.
AU - Blake, T.
AU - Bizzeti, A.
AU - Bitadze, A.
AU - Bishop, F. C.R.
AU - Birch, M.
AU - Biolchini, A.
AU - Billoir, P.
AU - Biesuz, N. V.
AU - Bieker, M. S.
AU - Bhom, J.
AU - Bezshyyko, O.
AU - Bezshyiko, Ia
AU - Bex, J.
AU - Betti, F.
AU - Betancourt, C.
AU - Bertolin, A.
AU - Andres, S. Bernet
AU - Bernet, R.
AU - Berezhnoy, A.
AU - Ben-Haim, E.
AU - Bencivenni, G.
AU - Benane, G.
AU - Belyaev, I.
AU - Belov, I.
AU - Belous, K.
AU - Belin, S.
AU - Behling, N. A.
AU - Bediaga, I. B.
AU - Bedeschi, F.
AU - Becker, M.
AU - Beck, A.
AU - Bay, A.
AU - Battista, P. B.
AU - Batsukh, B.
AU - Bashir, S.
AU - Basels, J. M.
AU - Bartz, J.
AU - Barter, W.
AU - Barsuk, S.
AU - Barnyakov, M.
AU - Barlow, R. J.
AU - Barbosa, I. R.
AU - Barbetti, M.
AU - Pretel, C. Barbero
AU - de Souza Leite, J. Baptista
AU - Bao, H.
AU - Balzani, L.
AU - Baldini, W.
AU - Balboni, A.
AU - Balagura, V.
AU - Rodriguez, P. Baladron
AU - Back, J. J.
AU - Bachmayer, M.
AU - Bachmann, S.
AU - Perea, I. Bachiller
AU - Bacher, D.
AU - Audurier, B.
AU - Atzeni, M.
AU - Da Silva, R. Ataíde
AU - Aslanides, E.
AU - Artuso, M.
AU - Artamonov, A.
AU - Cuendis, S. Arguedas
AU - Argenton, M.
AU - Archilli, F.
AU - Ao, D.
AU - Anelli, A.
AU - Andreou, D.
AU - Andreotti, M.
AU - Andreola, P.
AU - Andreianov, A.
AU - Andersson, M.
AU - Anderlini, L.
AU - An, L.
AU - Amhis, Y.
AU - Amey, J. L.
AU - Amato, S.
AU - Amalric, R.
AU - Cartelle, P. Alvarez
AU - Aliouche, Z.
AU - Alexander, M.
AU - Alessio, F.
AU - Albrecht, J.
AU - Albicocco, P.
AU - Akiba, K.
AU - Akar, S.
AU - Ajaltouni, Z.
AU - Aidala, C. A.
AU - Agapopoulou, C.
AU - Adlarson, P.
AU - Adinolfi, M.
AU - Adeva, B.
AU - Adefisoye, A. A.
AU - Ackernley, T.
AU - Abudinén, F.
AU - Beteta, C. Abellan
AU - Abdelmotteleb, A. S.W.
AU - Aaij, R.
N1 - Publisher Copyright: © The Author(s) 2025.
PY - 2025/7/31
Y1 - 2025/7/31
N2 - The Standard Model of particle physics—the theory of particles and interactions at the smallest scale—predicts that matter and antimatter interact differently due to violation of the combined symmetry of charge conjugation (C) and parity (P). Charge conjugation transforms particles into their antimatter particles, whereas the parity transformation inverts spatial coordinates. This prediction applies to both mesons, which consist of a quark and an antiquark, and baryons, which are composed of three quarks. However, despite having been discovered in various meson decays, CP violation has yet to be observed in baryons, the type of matter that makes up the observable Universe. Here we report a study of the decay of the beauty baryon Λ0b to the pK−π+π− final state, which proceeds through b → u or b → s quark-level transitions, and its CP-conjugated process, using data collected by the Large Hadron Collider beauty experiment1 at the European Organization for Nuclear Research (CERN). The results reveal significant asymmetries between the decay rates of the Λ0b baryon and its CP-conjugated antibaryon, providing, to our knowledge, the first observation of CP violation in baryon decays and demonstrating the different behaviours of baryons and antibaryons. In the Standard Model, CP violation arises from the Cabibbo–Kobayashi–Maskawa mechanism2, and new forces or particles beyond the Standard Model could provide further contributions. This discovery opens a new path in the search for physics beyond the Standard Model.
AB - The Standard Model of particle physics—the theory of particles and interactions at the smallest scale—predicts that matter and antimatter interact differently due to violation of the combined symmetry of charge conjugation (C) and parity (P). Charge conjugation transforms particles into their antimatter particles, whereas the parity transformation inverts spatial coordinates. This prediction applies to both mesons, which consist of a quark and an antiquark, and baryons, which are composed of three quarks. However, despite having been discovered in various meson decays, CP violation has yet to be observed in baryons, the type of matter that makes up the observable Universe. Here we report a study of the decay of the beauty baryon Λ0b to the pK−π+π− final state, which proceeds through b → u or b → s quark-level transitions, and its CP-conjugated process, using data collected by the Large Hadron Collider beauty experiment1 at the European Organization for Nuclear Research (CERN). The results reveal significant asymmetries between the decay rates of the Λ0b baryon and its CP-conjugated antibaryon, providing, to our knowledge, the first observation of CP violation in baryon decays and demonstrating the different behaviours of baryons and antibaryons. In the Standard Model, CP violation arises from the Cabibbo–Kobayashi–Maskawa mechanism2, and new forces or particles beyond the Standard Model could provide further contributions. This discovery opens a new path in the search for physics beyond the Standard Model.
UR - https://www.scopus.com/pages/publications/105012783142
U2 - 10.1038/s41586-025-09119-3
DO - 10.1038/s41586-025-09119-3
M3 - Article
C2 - 40670796
AN - SCOPUS:105012783142
SN - 0028-0836
VL - 643
SP - 1223
EP - 1228
JO - Nature
JF - Nature
IS - 8074
ER -