Международная группа исследователей предоставила доказательства существования нового антигиперядра, самого тяжёлого из найденных. Исследование антигиперядер и их свойств приближает физиков к пониманию асимметрии материи и антиматерии во Вселенной.
В результате столкновений тяжелых ионов в Большом адронном коллайдере образуется кварк-глюонная плазма — чрезвычайно горячее и плотное состояние материи. В 2015 году на БАК удалось создать кварк-глюонную плазму температурой 10 триллионов градусов Цельсия. Ученые полагают, что такое вещество наполняло Вселенную в миллионную долю секунды после Большого взрыва.
Столкновения частиц в БАК порождают условия для образования атомных ядер, экзотических гиперядер и их антиматериальных двойников – анти-ядер и анти-гиперядра. Гиперядра включают не только нейтроны и протоны, но и элементарную частицу – гиперон.
Изучение этих форм материи важно для физики. В условиях крайностей ученые изучают понимаютОбразование адронов из кварков и глюонов в плазме, а также наблюдаемая сегодня асимметрия материи и антиматерии во Вселенной.
Столкновения тяжелых ионов приводили к образованию лишь самых легких гиперядерных ядер: гипертритона и гиперводорода. Античастицу гипертритона обнаружили в 2010 году, а антигиперводород-4 — только в 2024 году. Антигиперводород-4 состоит из антипротона, двух антинейтронов и анти-лямбда-гиперона.
Ученые предоставили доказательства наличия антигипергелия-4, собранные в ходе эксперимента. ALICE (A Large Ion Collider ExperimentДетектор столкновений тяжелых ионов (D-TOF), один из восьми основных детекторов БАК, регистрирует экзотические ядра. состоит из двух антипротонов, антинейтрона и анти-лямбда-гиперона.
Полученный результат обладает статистической значимостью 3,5 стандартных отклонений, что свидетельствует о уверенности учёных в существовании антигипергелия-4. Это экзотическое ядро стало самым тяжёлым антиматериальным гиперядерным ядром, найденным экспериментально на БАК. Результаты эксперимента. описаны в статье, опубликованной на сервере препринтов arXiv.
Измерения ALICEВ 2018 году при столкновении свинцовых ядер на энергии 5,02 тераэлектронвольта исследователи обнаружили сигналы гиперводорода-4, гипергелия-4 и их антиматериальных парных частиц. Для этого в огромном количестве данных использовался специально разработанный алгоритм машинного обучения.
Кандидатов в роль антигиперводорода-4 выявили по разложению на ядро антигелия-4 и заряженный пион, а кандидатов в антигипергелий-4 — по разложению на ядро антигелия-3, антипротон и заряженный пион.
Кроме нахождения необычных ядер, группа. ALICEИзмеренное количество и масса двух гиперядер соответствуют результатам других экспериментов физиков. сопоставилиС помощью статистической модели адронизации, которая точно описывает образование адронов и ядер при столкновении тяжёлых ионов, получены расчёты. Модель хорошо согласуется с данными экспериментов. Размер гиперядер приблизительно равен двум фемтометрам (2⋅10⁻¹⁵ метров).
Соотношение античастиц и частиц у обоих гиперядер составляет 1:1. Этим подтверждается равновесие образования материи и антиматерии при энергиях эксперимента в БАК. Физика высоких энергий пока не… объяснитьРазличия между материей и антиматерией во Вселенной существенны, однако каждое новое исследование приближает учёных к пониманию причины такой неравномерности.