热点关注:  
放射性同位素 粒子加速器 辐照杀菌 无损检测 高新核材 辐射成像 放射诊疗 辐射育种 食品辐照保鲜 废水辐照 X射线 中广核技 中国同辐

ALICE 首次发现超氦-4 反物质伴星证据

2024-12-10 09:51     来源:欧洲核子研究中心     大型强子对撞机 核技术大型强子对撞机原子核宇宙射线

铅-铅碰撞中反超氦-4(两个反质子、一个反中子和一个反λ的结合态)的产生示意图。(图片:Janik Ditzel 为 ALICE 合作项目拍摄)

2024年12月9日,欧洲核子研究中心发布消息,ALICE 首次发现超氦-4 反物质伴星的证据,这一发现也首次证明 LHC 中存在最重反物质超核。ALICE实验是大型强子对撞机(LHC)上的一个重要项目,专注于研究极端相对论下的原子核碰撞‌。该实验旨在探索夸克-胶子等离子体(QGP)等物理现象,这种物质状态被认为在宇宙大爆炸后约百万分之一秒充满了宇宙。

ALICE合作组首次发现了反超氦-4的证据,这是迄今为止LHC上发现的最重反物质超核的第一个证据‌。除了反超氦-4,ALICE还测量了反超氢-4等超核的生成产量和质量,并与统计强子化模型的预测结果进行了比较,发现模型预测与数据非常吻合‌。研究人员还确定了两种超核的反粒子-粒子产率比,发现它们在实验不确定度范围内符合,这一结果增加了对宇宙中物质-反物质不平衡的持续研究‌。

大型强子对撞机 ( LHC ) 中重离子之间的碰撞产生了夸克胶子等离子体,这是一种炽热而致密的物质状态,据信在宇宙大爆炸后约百万分之一秒充满了宇宙。重离子碰撞还为原子核和奇异超核以及它们的反物质对应物反核和反超核的产生创造了适宜的条件。测量这些物质形式对于各种目的都很重要,包括帮助了解强子从等离子体的组成夸克和胶子的形成以及当今宇宙中看到的物质-反物质不对称。

超核是由质子、中子和超子混合形成的奇异核,后者是包含一个或多个奇异夸克的不稳定粒子。超核自在宇宙射线中被发现以来已有 70 多年,它仍然是物理学家们着迷的源头,因为它们在自然界中很少见,而且在实验室中制造和研究它们具有挑战性。

在重离子碰撞中,会产生大量超核,但直到最近,人们只观察到最轻的超核超氚子及其反物质伙伴反超氚子。超氚子由一个质子、一个中子和一个λ(含有一个奇异夸克的超子)组成。反超氚子由一个反质子、一个反中子和一个反λ组成。

继今年早些时候 STAR 合作组在相对论重离子对撞机 ( RHIC ) 上报告发现反超氢-4(一个反质子、两个反中子和一个反λ 粒子的结合态)之后,LHC 上的 ALICE 合作组现在首次发现了反超氦-4 的证据,它由两个反质子、一个反中子和一个反λ 粒子组成。这一结果的显著性为 3.5 个标准差,也是迄今为止 LHC 上发现最重反物质超核的第一个证据。

ALICE 测量基于 2018 年获得的铅-铅碰撞数据,每对碰撞核子(质子和中子)的能量为 5.02 太电子伏特 (TeV)。ALICE 研究人员使用一种优于传统超核搜索技术的机器学习技术,查看了数据中超氢-4、超氦-4 及其反物质伙伴的信号。通过寻找 (反) 氦-4 原子核及其衰变成的带电介子,可以确定 (反) 超氢-4 的候选者,而通过其衰变成 (反) 氦-3 原子核、(反) 质子和带电介子,可以确定 (反) 超氦-4 的候选者。

除了发现显著性为 3.5 个标准差的反超氦-4 证据,以及显著性为 4.5 个标准差的反超氢-4 证据外,ALICE 团队还测量了这两种超核的生成产量和质量。

对于这两种超核,测量到的质量与当前的世界平均值相符。测量到的产量与统计强子化模型的预测结果进行了比较,该模型很好地描述了重离子碰撞中强子和原子核的形成。这种比较表明,如果预测中既包括激发超核态也包括基态,则模型的预测与数据非常吻合。结果证实,统计强子化模型也能很好地描述超核的产生,超核是致密物体,尺寸约为 2 飞米(1 飞米为 10 -15米)。

研究人员还确定了两种超核的反粒子-粒子产率比,发现它们在实验不确定度范围内符合 1。这一一致性与ALICE 观察到的LHC 能量下物质和反物质的产量相等一致,并增加了对宇宙中物质-反物质不平衡的持续研究。



推荐阅读

韩国电力KPS与大宇建设联手进军小型模块化反应堆市场

韩国电力KPS社长金弘渊(左)和大宇建设社长金普贤在小型核电机组和核电站退役等核工业相互合作协议签字仪式上拍摄纪念照。3月13日,韩国电力公社旗下的专业维护机构韩国电力KPS与大宇建设签署了一份关于小型模块化反应堆(SMR)领域的合作谅解备忘录(MOU),标志着两家公司将全面进军SMR市场,并建立从设计建造到维护运营(O&M)全周期的合作体系。此次合作被视为韩国国内SMR技术开发与投资以及未来进军全球市场的战略伙伴关系,备受业界关注。韩... 2025-03-14

向智向绿向未来——中核集团大力推进核能技术革命纪实

在巴基斯坦卡拉奇市天堂角,我国自主三代核电华龙一号首个海外工程全面建成投产;在有着东方夏威夷美誉的山东荣成石岛湾,我国自主四代核电实现从试验堆向商业堆的跨越,目前运营良好;在椰林婆娑的海南昌江,全球首个陆上商用模块化小堆玲龙一号安装工作进入高峰期,预计2026年建成投运……中核集团2024年基础研究投入占研发投入比例超过15%,保障了基础性、前沿性、颠覆性技术研发。在近日中核集团举行的全国两会代表委员记者见面会上,全国政协... 2025-03-14

基于BPNN的EAST托卡马克偏振干涉仪密度反演取得新进展

近日,等离子体物理与聚变工程系硕士生谢小苹同学(指导教师:丁卫星教授、兰婷副研究员)等人将反 向传播神经网络(BPNN)应用于EAST托卡马克偏振干涉仪(POINT)系统的密度反演问题,该研究成果以Neural-network based electron density profile inversion for interferometer on EAST tokamak为题,发表在期刊《Plasma Physics and Controlled Fusion》上。摘要:该论文基于反向传播神经网络建立 2025-03-13

上海市辐射环境安全技术中心与复旦大学核科学与技术系签署联合培养核技术专业人才协议书

2024年3月10日下午,上海市辐射环境安全技术中心党总支书记、主任朱毅,总工程师戈立新等一行来我单位开展党建共建,调研交流核技术专业人才培养和核安全技术合作创新等,并进行了《联合培养核技术专业人才协议书》签约仪式。复旦大学现代物理研究所(核科学与技术系)党委书记赵强、副书记陆广成热情接待了来访嘉宾。上海市辐射环境安全技术中心办公室副主任任洁、电离辐射监测科副科长张磊、团支部书记李晓凤,核科学与技术系姚科教授、张有... 2025-03-13

荷兰Thorizon公司获2000万欧元融资加速小型模块化熔盐反应堆开发

近日,荷兰Thorizon公司宣布成功获得2000万欧元(约合2200万美元)的资金,旨在加速其先进小型模块化熔盐反应堆Thorizon One的开发进程。这笔资金将主要用于推进Thorizon One筒式燃料系统的原型设计、许可获取及演示工作。(图片来源:Jarien Geels / Thorizo​​n)据悉,最新一轮融资包括A轮首笔1600万欧元,由荷兰国家促进机构Invest-NL领投,研究部分得到了欧盟委员会InvestEU计划的担保,同时Positron Ventures、PDENH和Impu 2025-03-13

国际招标
阅读排行榜