바리온 CP 대칭 깨짐과 정보 흐름으로 본 새로운 물리 이론

🌌 우주는 왜 나를 남겼는가?

— 바리온 CP 대칭 깨짐과 정보 흐름으로 본 새로운 물리 이론

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2025년, 입자물리학계는 한 가지 커다란 이정표를 맞이했습니다.
유럽 입자물리연구소(CERN)의 LHCb 실험에서 바리온(Λb0)의 붕괴에서 사상 처음으로 CP 대칭이 깨졌다는 명확한 증거가 발견된 것입니다. 측정된 CP 비대칭은 다음과 같습니다:

A_CP=(2.45±0.46stat±0.10syst)%(5.2σ 확신도)

이는 단지 실험적인 기록이 아닙니다.
우주의 기본 대칭성에 금이 갔다는 의미이며,
우주가 왜 물질만으로 구성되어 있는지를 설명할 수 있는 실마리가 됩니다.

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🤔 그런데 왜 이런 일이 중요한가요?

표준모형(Standard Model)에서 CP 위반은 CKM 행렬의 복소 위상에 의해 발생하지만, 그 효과는 바리온에서는 0.1%도 안 되는 매우 작은 수준으로 예측됩니다.
또한, 이러한 CKM 기반 CP 위반으로는 우주의 물질-반물질 비대칭을 전혀 설명할 수 없습니다. (최대 10⁻¹⁰보다 10⁸배 부족)

그렇다면 더 깊은 차원의 설명이 필요합니다.

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🧠 정보-게이지 장으로 보는 CP 위반: IG–RUEQFT

토트샘이 저술한 논문 Information-Gauge RUEQFT Interpretation of the First Observation of CP Violation in Λb0 Baryon Decays 에서는 이 문제를 양자 정보 흐름과 엔트로피 비대칭의 관점에서 바라봅니다.

이 이론의 핵심은 다음과 같습니다:

CP 위반은 정보 흐름의 비대칭과 위상 차이에서 발생한다.

IG–RUEQFT는 ‘정보 게이지 장 Λμ’를 도입해, 바리온 내부의 얽힘 구조와 정보 위상을 추적합니다. 그 결과 CP 비대칭은 다음 식으로 설명됩니다: A_CP^IG≈κsin⁡(Δφ_info)⋅∂ΔS/∂Φ

• Δφ_info: 트리-루프 경로 간 정보 위상 차이
• ∂ΔS/∂Φ: 위상 공간에서의 엔트로피 기울기

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🧮 놀라운 정량적 일치

이론 계산 결과:

A_CP^IG=(2.6±0.8)%

→ LHCb 측정값과 오차범위 내 정확히 일치!

게다가 이 이론은 위상공간에서 6~8%에 달하는 local hot spot도 예측했으며, 이는 실험의 Dalitz plot에서도 확인됨.

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🔭 더 많은 예측 = 더 많은 검증 기회

IG–RUEQFT는 다른 바리온 붕괴 모드에 대해서도 수치 예측을 내놓았습니다:

• Ξb → ΛKπ : 1.1%
• Ωb → Ξ⁰K⁻ : 최대 4.0%

또한 LHCb 실험에서 Run-3 업그레이드를 통해 검증 가능한 다음 관측 제안도 포함합니다:

• 정보-엔트로피 비대칭 ∆S(Φ) 측정
• triple-product 비대칭 (ATP ≈ 4%)
• 편광 CP 비대칭
• Λμ 위상 스캔 (자기장 반전 실험)

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🌌 우주의 바리온-광자 비율까지 설명!

우주의 관측된 바리온-광자 비율:

η_B^obs≈6.1×10⁻¹⁰

IG–RUEQFT는 다음과 같이 별도의 고에너지 확장 없이 이를 정보 흐름 기반 엔트로피 이론으로 정확히 재현합니다:

η_B^IG≈(5±2)×10⁻¹⁰

즉, 이론은 다음을 만족합니다:

• 사카로프 조건 3가지 모두 충족 (바리온 수 위반, CP 위반, 비평형)
• 추가 스칼라 장 도입 없이도 우주의 물질 존재 조건을 설명

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🔗 결론: 정보, 입자, 우주를 잇는 다리

이 논문은 단순한 새로운 모델이 아닙니다.
입자물리, 양자정보, 우주론을 하나의 프레임워크로 연결하며,
실제 실험과 일치하는 정량적 예측을 제공하는 이론입니다.

정보의 흐름이 우주의 비대칭을 만들었고,
그 비대칭이 우리를 존재하게 했다.

실험은 이미 시작되었고,
우주는 그 답을 기록하고 있을지도 모릅니다.

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📘 논문 원문
“Information-Gauge RUEQFT Interpretation of the First Observation of CP Violation in Λb0 Baryon Decays”
저자: Ju Hyung Lee(ThothSaem)
출판일: 2025년 7월 24일
Zenodo DOI: https://doi.org/10.5281/zenodo.16418037

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🧪 참고: LHCb Nature 2025, PDG 2024, Planck 2018

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🌌 Why Did the Universe Leave Us Behind?

— CP Violation in Baryons and a New Physics Theory Based on Information Flow

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In 2025, the particle physics community marked a historic milestone.
The LHCb experiment at CERN reported the first-ever observation of CP violation in the decay of a baryon (Λb⁰), specifically in the decay channel Λb⁰ → pK⁻π⁺π⁻. The measured CP asymmetry was:

A_CP=(2.45±0.46stat±0.10syst)%(with 5.2σ significance)

This is more than just an experimental milestone.
It signifies a crack in one of the most fundamental symmetries of nature—CP symmetry—and offers a potential clue as to why our universe is made of matter and not antimatter.

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🤔 Why Is This Important?

In the Standard Model (SM), CP violation arises from a single complex phase in the CKM matrix, but this effect is extremely small—particularly in baryons—predicted to be at most ~0.1%.
Moreover, CKM-based CP violation falls orders of magnitude short of explaining the observed matter–antimatter imbalance in the universe (10⁻¹⁰ vs. required 10⁻²).

Clearly, a deeper mechanism is required.

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🧠 A New Perspective: IG–RUEQFT and Information-Gauge Fields

The paper ‘Information-Gauge RUEQFT Interpretation of the First Observation of CP Violation in Λb0 Baryon Decays’ proposes a bold new idea:
CP violation arises from asymmetries in the flow of quantum information and entropy.

At the heart of the theory lies an information-gauge field Λμ, which mediates the flow of quantum entanglement entropy.
The CP asymmetry is described by the equation: A_CP^IG≈κsin⁡(Δφ_info)⋅∂ΔS/∂Φ

• Δφ_info: phase difference between tree and loop-level amplitudes
• ∂ΔS/∂Φ: entropy gradient across phase space

Baryons (three-quark states) naturally support more complex entanglement structures than mesons, which amplifies CP violation in this framework.

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🧮 Remarkable Agreement with Experiment

The theoretical prediction from IG–RUEQFT:

A_CP^IG=(2.6±0.8)%

→ in excellent agreement with the LHCb result.

Moreover, the theory predicts “hot spots” in phase space where local CP violation reaches 6–8%, which matches features observed in the experimental Dalitz plot.

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🔭 More Predictions = More Opportunities to Test

IG–RUEQFT extends beyond Λb⁰ and makes numerical predictions for other baryon decays:

• Ξb → ΛKπ: ~1.1%
• Ωb → Ξ⁰K⁻: up to 4.0%

It also suggests new observables that can be probed in Run-3 and upgraded LHCb experiments:

• Entropy-flow asymmetry ∆S(Φ)
• Triple-product asymmetry ATP ≈ 4%
• Polarization-dependent CP asymmetries
• Λμ phase scans using magnet polarity reversal

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🌌 Cosmological Connection: Explaining the Matter-Dominated Universe

Observed baryon-to-photon ratio:

η_B^obs≈6.1×10⁻¹⁰

IG–RUEQFT reproduces this value naturally using entropy-flow imbalance at early universe temperatures:

η_B^IG≈(5±2)×10⁻¹⁰

All three Sakharov conditions for baryogenesis are satisfied:

1. Baryon number violation: via chiral coupling of Λμ
2. CP violation: through information-phase difference Δφ_info
3. Departure from equilibrium: due to entropy gradient near the electroweak crossover

→ No need for new scalar fields or high-energy extensions.

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🔗 Conclusion: A Bridge Between Information, Particles, and the Cosmos

This paper presents more than a new model.
It offers a unified framework connecting particle physics, quantum information theory, and cosmology—and does so with experimentally testable predictions.

The flow of information broke the symmetry of the early universe, and that asymmetry left us behind.

Experiments have only just begun to uncover this story.
Perhaps the answers have been recorded in the decays of baryons all along.

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📘 Original Paper
“Information-Gauge RUEQFT Interpretation of the First Observation of CP Violation in Λb0 Baryon Decays”
Author: Ju Hyung Lee (ThothSaem)
Date: July 24, 2025
Zenodo DOI: https://doi.org/10.5281/zenodo.16418037

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🧪 Sources: LHCb (Nature 2025), PDG 2024, Planck 2018, and references in the Zenodo PDF