反物质研究重要发现:科学家观测到最重反物质超核

发布时间:2024-12-05 13:37:10 来源: sp20241205

   中新社 北京8月22日电(记者 孙自法)什么原因造成宇宙中正反物质数量的差别?回答这个悬而未决问题的一个重要思路,是在实验室中制造新的反物质并研究它们的性质。

  来自中国科学院的最新消息说,该院近代物理研究所仇浩研究员团队等最近在参与RHIC-STAR国际合作实验研究中,首次在相对论重离子金金碰撞中观测到一种新的反物质超核——反超氢-4,这是迄今实验上发现的最重的反物质超核。

北京时间8月21日夜间,科学家观测到实验上迄今最重反物质超核——反超氢-4的相关研究成果论文在国际著名学术期刊《自然》上线发表,图为重离子碰撞产生的反超氢-4示意图。(中国科学院近代物理研究所供图)

  这一反物质研究领域重要研究发现及相关成果论文,北京时间8月21日夜间在国际著名学术期刊《自然》上线发表。

  仇浩介绍说,此次最新发现的反超氢-4是在相对论重离子碰撞实验中产生的。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),能将重离子束加速至接近光速并使其对撞,在实验室中模拟宇宙早期大爆炸的状态。这种对撞能产生几万亿摄氏度的高温火球,包含几乎等量的正物质与反物质。该火球迅速膨胀、冷却,使得一部分反物质有机会逃离与正物质湮灭的命运,被环绕对撞点的STAR实验探测器观测到。

  反超氢-4由一个反质子、两个反中子和一个反Lambda超子组成。由于包含不稳定的反Lambda超子,反超氢-4飞行仅仅几个厘米后就会发生衰变。研究团队分析了共约66亿个重离子碰撞事件的实验数据,通过衰变产生的反氦-4和π+介子反向重建反超氢-4,最终获得约16个反超氢-4的信号。

  研究团队还测量了反超氢-4的寿命,并与其对应的正粒子超氢-4比较,在测量精度范围内两者寿命没有明显差异,再次验证正反物质性质的对称性。

  科学家表示,反超氢-4是目前观测到的最重的反物质超核,其发现和性质研究,使人们在反物质及正反物质对称性的探索方面又迈出重要一步。

  据了解,当前的物理学知识认为物质和反物质的性质是对称的,在宇宙诞生之初应该存在等量的正物质和反物质。不过,某种神秘的物理机制导致早期宇宙中正反物质数量极小的不对称,在绝大部分正反物质湮灭后,约百亿分之一的正物质得以存活下来,构成今天的物质世界,并成为人类文明诞生和存在的基础。

  反物质非常罕见,而由若干反重子进一步组合形成的反物质原子核和反物质超核(即包含Lambda等超子的原子核),则更加难以产生。自1928年预示反物质存在以来的近一个世纪,科学家仅发现6种反物质(超)核。

  RHIC-STAR大型国际实验合作组由来自14个国家、74个单位的700多位研究人员组成。这次反超氢-4观测发现及研究工作由仇浩团队主导完成,该团队和中国科学技术大学团队分别在物理分析、衰变粒子重建技术及效率计算方面做出重要贡献。(完)

【编辑:张子怡】