|
Создали самую тяжёлую частицу антиматерии - гипергелий-4
|
|
|
|
Столкновения тяжелых ионов на Большом адронном коллайдере (БАК) создают кварк–глюонную плазму - горячее и плотное состояние вещества, которое, как полагают, заполнило Вселенную примерно через миллионную долю секунды после Большого взрыва. Столкновения тяжелых ионов также создают подходящие условия для образования атомных ядер и экзотических гиперядер, а также их аналогов из антивещества, антиядер и антигипернуклеусов. Измерения этих форм материи важны для различных целей, в том числе для понимания процессов образования адронов из кварков и глюонов, составляющих плазму, а также асимметрии вещества и антиматерии, наблюдаемой в современной Вселенной.
|
|
|
|
Гиперядра - это экзотические ядра, образованные смесью протонов, нейтронов и гиперонов, причем последние являются нестабильными частицами, содержащими один или несколько кварков странного типа. Более 70 лет с момента своего открытия в космических лучах гиперядра остаются источником интереса для физиков, потому что они редко встречаются в природе и создать и изучить их в лаборатории непросто.
|
|
|
|
При столкновении тяжелых ионов образуются гиперядра в значительных количествах, но до недавнего времени наблюдались только самое легкое гиперядро, гипертритон, и его партнер из антивещества, антигипертритон. Гипертритон состоит из протона, нейтрона и лямбды (гиперона, содержащего один странный кварк). Антигипертритон состоит из антипротона, антинейтрона и антиламбды.
|
|
|
|
|
|
|
По горячим следам наблюдений антигиперводорода-4 (связанного состояния антипротона, двух антинейтронов и антиламбды), о которых ранее в этом году сообщала коллаборация STAR на релятивистском коллайдере тяжелых ионов (RHIC), коллаборация ALICE на БАКЕ обнаружила первые в истории свидетельства существования антигипергелия-4, который состоит из двух антипротонов, антинейтрона и антиламбды. Полученный результат имеет значение в 3,5 стандартных отклонения и также представляет собой первое свидетельство существования самого тяжелого гиперядра из антивещества, когда-либо существовавшего на БАКЕ.
|
|
|
|
Измерение ALICE основано на данных о столкновениях свинец–свинец, полученных в 2018 году при энергии 5,02 тераэлектронвольт (ТэВ) для каждой сталкивающейся пары нуклонов (протонов и нейтронов). Используя технику машинного обучения, которая превосходит традиционные методы поиска гиперядер, исследователи ALICE проанализировали данные на предмет обнаружения сигналов гипервод-4, гипергелия-4 и их партнеров из антивещества. Кандидаты на (анти)гиперводород-4 были идентифицированы путем поиска ядра (анти)гелия-4 и заряженного пиона, на который он распадается, в то время как кандидаты на (анти)гипергелий-4 были идентифицированы путем его распада на (анти) ядро гелия-3, (анти) протон и заряженный пион.
|
|
|
|
В дополнение к обнаружению признаков антигипергелия-4 со значимостью 3,5 стандартных отклонения, а также признаков антигипергидрогена-4 со значимостью 4,5 стандартных отклонения, команда ALICE измерила выходы и массы обоих гиперядер.
|
|
|
|
Для обоих гиперядер измеренные массы соответствуют текущим среднемировым значениям. Результаты измерений были сопоставлены с прогнозами статистической модели адронизации, которая хорошо описывает образование адронов и ядер при столкновениях тяжелых ионов. Это сравнение показывает, что предсказания модели тесно согласуются с данными, если в предсказания включены как возбужденные гиперядерные состояния, так и основные состояния. Результаты подтверждают, что статистическая модель адронизации также может дать хорошее описание образования гиперядер, которые представляют собой компактные объекты размером около 2 фемтометров (1 фемтометр равен 10-15 метрам).
|
|
|
|
Исследователи также определили соотношения выхода античастиц для обоих гиперядер и обнаружили, что они соответствуют единице в пределах экспериментальной неопределенности. Это согласуется с наблюдением ЭЛИС о равном производстве вещества и антивещества при высоких энергиях БАК и дополняет текущие исследования дисбаланса вещества и антивещества во Вселенной.
|
|
|
|
Источник
|
