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欧核中心首获最重反物质超核证据

汉斯出版社

2024-12-17

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据欧洲核子研究中心（CERN，简称“欧核中心”）官网近日报道，该机构大型离子对撞机实验（ALICE）合作组科学家宣布，在大型强子对撞机（LHC）上探测到了超氦-4的反物质反超氦-4的首个证据。这也是LHC迄今探测到的最重反物质超核的首个证据。该成果为科学家进一步揭示宇宙中正反物质不对称之谜提供了新线索。

LHC上进行的重离子对撞实验，可创造出宇宙大爆炸后百万分之一秒时宇宙的“模样”。那时，宇宙中充满了夸克—胶子等离子体。除了帮助科学家了解宇宙起源外，这些实验还会创造出新的原子核、超核以及它们对应的反物质。

夸克是科学家认为不能再分割的一种基本粒子。超核由质子、中子和超子形成。超子是包含一个或多个夸克的不稳定粒子。70多年前，科学家首次在宇宙射线中发现超核。自然界中存在的超核“凤毛麟角”。

今年早些时候，螺旋径迹探测器（STAR）合作组科学家报告称，他们在位于美国布鲁克海文国家实验室的相对论重离子对撞机（RHIC）上，探测到了反超氢-4。它由一个反质子、两个反中子和一个反Lambda粒子（Λ，由一个上夸克、一个下夸克和一个奇异夸克组成）组成。

在最新研究中，ALICE合作组更进一步，观测到了反超氦-4的首个证据。反超氦-4由两个反质子、一个反中微子以及一个反Lambda粒子组成。

最新结果基于ALICE合作组于2018年收集的铅—铅碰撞数据。借助一种优于传统超核搜索技术的机器学习方法，科学家们研究了超氢-4、超氦-4及其反物质的信号数据。研究团队通过搜寻正反超氦-4衰变产生的正反氢-3核、正反质子，以及带电π介子，回溯了其候选者。

最新结果的统计显著性仅为3.5倍标准差，尚未达到宣称某项研究为“发现”所需的5倍标准差，研究团队计划开展进一步搜索。

作为宇宙中极为神秘的存在，反物质一直是粒子物理科学家探索的焦点。然而，反物质看不见、摸不着，怎么去研究？大型粒子对撞机正是深入认识它们的重要工具。在高能物理实验中，科学家通过精确控制粒子对撞机的参数，“碰撞”出特定种类的反物质粒子，并进一步研究它们的各种特性。尽管通过这种方式捕捉的反物质粒子极其微量，然而其在提升人类对宇宙的认知方面，却有望带来飞跃性进展。