在物理學中，對稱性是指在某些變換下，物理定律或者物理系統不發生改變的性質。例如，如果我們把一個圓形的桌子旋轉任意角度，它仍然是一個圓形的桌子，這就是旋轉對稱性。在粒子物理學中，有一些重要的對稱性：電荷對稱性（C），宇稱對稱性（P）和時間反演對稱性（T）。

電荷對稱性指的是，如果我們把一個帶電荷的粒子換成它的反粒子（即電荷相反，其他性質相同的粒子），那么物理定律不變。例如，如果我們把一個電子換成一個正電子（電子的反粒子），它們在電磁場中受到的力仍然相同，只是方向相反。

宇稱對稱性指的是，如果我們把一個物理系統的空間坐標倒置（即做一個鏡像反射），那么物理定律不變。時間反演對稱性指的是，如果我們把一個物理系統的時間方向倒轉（即讓時間倒流），那么物理定律不變。www.ws46.com

CP對稱性是指電荷對稱性和宇稱對稱性的乘積，也就是說，如果我們同時把一個帶電荷的粒子換成它的反粒子，并且把它的空間坐標倒置，那么物理定律不變。CP對稱性可以看作是物質與反物質之間的對稱性。

CP對稱性為什么會被破壞？

在1950年代時，人們發現宇稱對稱性被弱相互作用所破壞。也就是說，在一些弱相互作用中，鏡像系統里的反應概率比原來的反應概率低。這個發現震驚了物理學界，因為之前人們認為所有的基本力都是宇稱守恒的。

在宇稱對稱性被發現破壞后不久，物理學家就提出了CP對稱性來彌補這個破壞。他們認為，在弱相互作用中，雖然鏡像系統里的反應概率不同，但是如果同時考慮反粒子共軛運算，那么CP對稱性仍然成立。也就是說，在弱相互作用中，物質與反物質之間仍然存在一種平衡。

然而，在1964年，詹姆斯·克羅寧和瓦爾·菲奇在一個中性K介子的衰變實驗中發現了CP對稱性的破壞。他們發現，中性K介子可以通過兩種方式衰變，一種是衰變成兩個π介子，另一種是衰變成三個π介子。他們發現，這兩種衰變方式的概率并不相等，而且與CP對稱性的預測不符。這意味著，在弱相互作用中，物質與反物質之間的平衡被微小地打破了。為此，他們于1980年獲得了諾貝爾物理學獎。

CP對稱性違反有什么意義？

CP對稱性違反的發現對粒子物理學和宇宙學都有重要的意義。在粒子物理學中，CP對稱性違反揭示了基本力和基本粒子之間的新的關系，促進了標準模型的發展。在標準模型中，CP對稱性違反可以通過在CKM矩陣（一種描述夸克之間弱相互作用的矩陣）中加入一個復數項來實現。這個復數項的引入則表明至少有三代夸克。而且，CP對稱性違反也為尋找標準模型之外的新物理提供了線索，因為標準模型中的CP對稱性違反還不能完全解釋實驗觀測到的現象。

在宇宙學中，CP對稱性違反為解釋宇宙中物質與反物質不平衡的問題提供了一個可能的機制。這個問題是指，在宇宙大爆炸后，為什么宇宙中物質的數量超過了反物質的數量，而不是兩者大致相等或者相互抵消。如果沒有CP對稱性違反，那么大爆炸應該產生同樣多的物質和反物質，而我們今天看到的宇宙將只有光子而沒有物質。通過一系列合理的假設，宇宙學家可以顯示，在大爆炸后數秒內的極端條件下，由于CP對稱性違反所導致的不對稱可以產生現在觀察到的物質與反物質比。