在理論物理學中，“對稱”是一條寶貴的原則，以描述了構成宇宙的所有已知基本粒子和基本力（除引力之外）的框架標準模型為例，它就是牢牢地建立于量子物理學和相對論的相對稱性原理基礎之上的，而宇稱守恒也一直是物理學中一個普適的原則。
在一個三維坐標系中，宇稱變換會將所有方向都替換為其相反方向，比如一個向量(1, 1, 1)在宇稱變換下會變成(-1, -1, -1)，所有的+1都變成了-1，因此我們可以說這個向量擁有負宇稱。而對于角動量來說，它在宇稱變換下并不會像三維坐標系中的向量那樣改變符號，因此角動量被稱具有正宇稱。在很長一段時間里，物理學家假定自然界的四種基本力（電磁力、弱力、強力和引力）在宇稱變換下都是保持不變的。換句話說，真實世界中的物理過程與它們在鏡像世界中都遵循著完全相同的定律。
然而在1956年，理論物理學家李政道和楊振寧挑戰了弱力中的宇稱對稱，他們認為，在基本粒子所處的量子世界，我們需要重新審視“對稱”這種基本原理，并提出弱相互作用中，宇稱會被破壞。
在當時，楊振寧和李政道的說法無疑是驚世駭俗的。然而不久之后，在1957年，實驗物理學家吳健雄就從放射性元素鈷60的原子核衰變中，證實了李和楊的猜測：她發現離開鈷核的電子會有傾向性地朝著某個方向發射。這意味著，對稱性遭到了破壞。
弱力是四種基本力中的一種，它支配著粒子的衰變。一直以來，計算和測量質子和中子間的弱力都是一件極其艱巨的任務。然而最近，一個名為n3He合作組的物理學家團隊在《物理評論快報》發表了一項研究，描述了他們通過對質子和中子之間的弱力進行測量，精確地獲得了核反應中的宇稱破壞率的定量結果。
對于弱力測量實驗來說，強力和其他背景噪聲都會對實驗數據產生干擾，因此n3He實驗必須能靈敏地測量到非常微小的效應——比背景干擾小1億倍的效應。這難度極大，它好比要在10多米高的上空中，從堆滿干草的谷倉中甄別出一根繡花針。
在n3He實驗中，研究人員就創造出了這樣一個背景干擾極低的實驗環境。這次的實驗是利用氣態的氦3（3He）和橡樹嶺國家實驗室中的散裂中子源（SNS）所產生的冷中子束來進行的，SNS是有著極高中子通量的冷中子源，它所產生的中子為研究弱力效應提供了理想材料。
3He是一種輕而穩定的同位素，由兩個質子和一個中子組成，是自然界中唯一一個在原子核中質子比中子多的元素。在這次實驗中，氣態的3He被用作為中子的結合目標，一束低速的冷中子會先進入氣態的3He中。在中子與3He發生碰撞之前，研究人員可以通過專門設計的儀器對3He的核自旋方向進行控制。
3He原子是一種穩定的氦同位素。
當一個中子與3He碰撞時，會產生不穩定的氦同位素?He，它會衰變為一個質子和氚核（3H，兩個中子和一個質子），當質子和3H通過氦氣時，會產生一個微弱但可被探測到的電信號。以質子的傳播方向測量這一過程發生的頻率，再將其與中子的自旋方向聯系起來，就能確定宇稱破壞的不對稱性。
?He是一種不穩定同位素，它會衰變為一個質子和一個氚核。
如果宇稱守恒，探測器上所顯示的質子將在其上半部分和下半部分有著相同的分布，從而不對稱性為0。
但是在這個實驗中，研究人員觀察到質子在探測器上的分布并不均勻，也就是說宇稱遭到了破壞。通過約一年的時間，研究人員收集了大量數據，確定了一個中子和質子之間宇稱破壞，測得的不對稱性為1.55×10??，其統計不確定度為0.97×10??，系統不確定度為0.24×10??，這是迄今為止對弱力測量所獲得的最小不確定度。
n3He實驗的結果無疑一項引人注目的成就。一直以來，宇稱破壞——這種弱力所特有的現象，都由于其過于復雜而使得沒有一個實驗能夠為其提供足夠的信息。在理論和實驗上都能被很好地理解和測量的原子核非常少。而n3He，以及它的前身實驗NPDGamma（利用中子與液態氫的結合），創造了能改變了核物理學家理解原子核的弱相互作用的的實驗結果。這二者通過精確計算和精密的實驗能力，幫助物理學家更好的探討標準模型中的一些突出問題。接下來，研究人員將進行更多的測量，以為理論學家利用原子核來尋找改進模型、預測新的結果提供更多參考。
參考來源：
https://www.ornl.gov/news/scientists-achieve-higher-precision-weak-force-measurement-between-protons-neutrons
