日本大學共同利用機關法人高能加速器研究機構與美國研究機構等加盟的國際研究團隊合作，於10月23日在英國科學期刊《Nature》上發表了一篇關於早期宇宙中存在但後來消失的「反物質」與當前宇宙中存在的「物質」在性質上有何差異的研究成果。研究是通過利用基本粒子之一的「中微子」進行的實驗結果分析得出的。
位於岐阜縣飛驒市的中微子觀測設施「超級神岡探測器」（供圖：東京大學宇宙射線研究所）
「為何宇宙充滿物質」這是宇宙學中的重大謎題之一。雖然現今看似理所當然，但在宇宙誕生初期卻並非如此。研究認為，宇宙誕生初期除了物質之外，還存在電荷性質相反的「反物質」，且兩者數量相當。物質與反物質相遇會消滅成光，但由於某種原因，只有反物質最終消失了。
科學界認為物質與反物質在性質和行為上存在差異，目前全球範圍內正通過中微子開展相關驗證實驗。具體是通過生成具有反物質特性的「反中微子」來探尋兩者之間的差異。
此次研究綜合分析了過去10年日本主導的「T2K實驗」數據，以及過去6年美國「NOvA實驗」的數據。中微子存在三種原量不同的狀態，研究發現，當這三種狀態的質量按特定順序排列時，能夠以99.7%的可信度解釋物質與反物質的性質差異。
T2K實驗通過茨城縣東海村的加速器生成中微子，再將其照射到295公里外岐阜縣飛驒市的大型觀測設施「超級神岡探測器」中進行分析。NOvA實驗採用類似原理，將加速器生成的中微子照射到810公里外的探測器中。兩個項目均以探尋物質起源為共同目標，並於2017年左右開始合作。
日本計畫於2028年啟用下一代觀測設施「頂級神岡探測器」（Hyper-Kamiokande），美國NOvA實驗的後續項目「DUNE」也將在2020年代後期啟動。中國用於中微子解析的觀測設施也已於2025年8月投入運行。在國際研究日益活躍的背景下，T2K實驗共同代表坂下健教授表示：「未來十年內有望解開中微子質量順序之謎。」
原文：《日本經濟新聞》、2025/11/11
翻譯：JST客觀日本編輯部
【論文資訊】
期刊：Nature
論文：Joint neutrino oscillation analysis from the T2K and NOvA experiments
DOI：doi.org/10.1038/s41586-025-09599-3
