С помощью ускорителя частиц обнаружено самое тяжелое ядро ​​атома антивещества

Исследователи из проекта STAR обнаружили самое тяжелое на сегодняшний день ядро атома антиматерии. Частица антигиперводорода-4 была впервые получена с помощью ускорителя частиц релятивистского коллайдера тяжелых ионов (RHIC).

Ускоритель частиц RHIC в Брукхейвенской национальной лаборатории. Фото: Брукхейвенская национальная лаборатория Чтобы произвести антивещество, исследователи из RHIC моделируют условия ранней Вселенной. Для этого тяжелые ионы ускоряются почти до скорости света. Высокие температуры, возникающие таким образом, разрывают связи между протонами и нейтронами. Это создает своего рода смесь из частиц, которая создает новые частицы.

Однако многие из этих частиц немедленно разрушаются при столкновении материи и антиматерии. Лишь несколько частиц покидают эту смесь частиц, и исследователи могут их проанализировать.

С тех пор как существование антивещества было описано в 1928 году, было обнаружено только 6 типов атомных ядер антивещества. Большую роль в этих открытиях играет случайность, как показывает пример обнаружения антигиперпрепарата-4.

Для того чтобы частица вообще могла возникнуть, 4 компонента — антипротон, 2 антинейтрона и антилямбда — должны вырваться из смеси частиц, оказаться пространственно близко друг к другу и лететь в одном направлении. Только тогда они смогут вступить во временную связь.

Это длится очень короткое время. Антигиперводород-4 быстро разрушается. Затем исследователи анализируют продукты распада. Они показывают место своего происхождения.

Поиск оказался огромной проблемой, поскольку пришлось проанализировать более 6 миллиардов столкновений частиц. Признаком новой частицы были только те, у которых продукты распада антигиперводорода-4 образовались в том же месте. Наконец, было идентифицировано 16 совпадающих сигналов.

Антигиперводород-4 состоит из антипротона, двух антинейтронов и антилямбды. Фото: Институт современной физики, Китай Измерения также показали, что, как и ожидалось, частица антивещества имеет такую же продолжительность жизни, как и ее материальный аналог — гиперводород-4. Это не удивительный результат, но он подтверждает предположение о том, что между частицами существует симметрия. Исследование, проведенное Институтом современной физики Китайской академии наук, было опубликовано в журнале Nature.

Цель этого исследования — узнать больше о формировании Вселенной. Предполагается, что материя и антиматерия присутствовали в равных пропорциях, но в результате экспериментов выяснилось, что преобладает материя. Чтобы разобраться в этой асимметрии, исследователи ищут новые частицы антиматерии.